一种负载开关事件检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种负载开关事件检测方法及系统，涉及智能电网技术领域。该方法包括：利用实时的功率信号序列中元素的差值确定差分序列；利用差分序列确定期望序列；利用差分序列和期望序列，根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值；利用差分序列、期望序列和空间转换因子值确定开关事件检测阈值；通过比较空间转换因子值和开关事件检测阈值确定是否检测到开关事件。本发明专利技术利用差分序列和期望序列根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值，通过比较空间转换因子值和开关事件检测阈值确定是否检测到开关事件，利用功率信号在空间转换因子值的连续性检测负载开关事件，有效消除强噪声所造成的功率变化，从而提高了负载开关事件检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种负载开关事件检测方法及系统
本专利技术涉及智能电网
，特别是涉及一种负载开关事件检测方法及系统。
技术介绍
随着智能电网的发展，家庭用电负荷的分析变得越来越重要。通过用电负荷的分析，家庭用户可以及时获得每个电器的用电信息，以及电费的精细化清单；电力部门可以获得更详尽的用户用电信息，并可以提高用电负荷预测的准确度，用电负荷的分析可以为电力部门提供统筹规划的依据。同时，利用每个电器的用电信息，可获知用户的用电行为，这对于家庭能耗评估和节能策略的研究具有指导意义。当前用电负荷分解主要分为侵入式负荷分解和非侵入式负荷分解两种方法。非侵入式负荷分解方法不需要在负荷内部的用电设备上安装监测设备，只需要根据用电负荷总信息即可获得每个用电设备的负荷信息。非侵入式负荷分解方法具有投入少、方便使用等特点，因此，该方法适用于家庭负荷用电的分解。非侵入式负荷分解算法中，电气设备的开关事件检测是其中最重要的环节。最初的事件检测以有功功率P的变化值△P作为事件检测的判断依据，方便且直观，这是因为任何一个用电设备的运行状态发生变化，其所消耗的功率值也必然发生改变，并且该改变也将会在所有电器所消耗的总功率中体现出来。这种方法除了需要设置功率变化值的合理阈值，还需要解决事件检测方法在实际应用中存在的问题：某些电器启动时刻的瞬时功率值会出现较大的尖峰(例如，马达启动电流远大于额定电流)，会造成电器稳态功率变化值不准确，从而影响对开关事件的判断，这种尖峰其实就是脉冲噪声，可见脉冲噪声和/或背景噪声对开关事件的正确检测有较大的影响；而且不同家用电器的暂态过程或长或短(脉冲噪声的持续时间和发生频率相差较大)，因此功率变化值的确定变得较为困难；由于电能质量的变化(如电压突降)有功功率会出现突变的情况，这样很可能会出现误判。负载开关事件检测是能量分解中最为重要的一步，既要检测到事件发生，同时还能确定事件发生的时刻。但是开关事件检测的精度受功率信号(功率序列)中噪声的影响较大，尤其是功率信号中普遍存在着脉冲噪声，进一步影响了检测精度。因此有效提高负载开关事件的检测精度是当前非常重要的一项工作。现在常用的负载开关事件往往利用功率数据的变化来确定：当功率变化值超过预置的阈值时，则认为有负载开关事件发生。这种方法虽然简单易行，但脉冲噪声和非线性负载会造成开关事件检测的错误，造成开关事件检测精度的极大下降。因此现有的负载开关事件检测存在检测精度低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种负载开关事件检测方法及系统，以解决现有负载开关事件检测的检测精度低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种负载开关事件检测方法，包括：获取实时的功率信号序列；利用所述功率信号序列中元素的差值确定一阶差分序列和二阶差分序列；利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定期望序列；利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列，根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值；利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列、所述期望序列和所述空间转换因子值确定开关事件检测阈值；通过比较所述空间转换因子值和所述开关事件检测阈值确定是否检测到开关事件。可选的，所述利用所述功率信号序列中元素的差值确定一阶差分序列和二阶差分序列，具体包括：利用所述功率信号序列中相邻两个元素的差值确定一阶差分序列；所述一阶差分序列为所述功率信号序列为S＝[s1,s2,…,sN]，式中，sn表示所述功率信号序列的第n个元素，N表示所述功率信号序列的长度；利用所述功率信号序列中间隔一个的两个元素的差值确定二阶差分序列；所述二阶差分序列为可选的，所述利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定期望序列，具体包括：利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定相关矩阵；所述相关矩阵为表示所述一阶差分序列，表示所述二阶差分序列；利用所述相关矩阵求解公式得到期望权重矩阵Wn；式中，ω表示中间参数，λ表示所述相关矩阵的最大特征值，表示所述相关矩阵的第j个特征矢量，N表示所述相关矩阵中特征矢量的总数，ρ表示所述相关矩阵的迹；利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望权重矩阵求解公式得到期望序列式中，σn表示所述一阶差分序列的均方差与所述二阶差分序列的均方差的比值。可选的，所述利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列，根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值，具体包括：利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列求解公式得到空间转换因子值HK；式中，WK表示第K个所述期望权重矩阵，K＝1,2,...,N，N表示所述功率信号序列的长度；n表示所述功率信号序列中元素的序号，表示所述一阶差分序列，表示所述二阶差分序列，表示所述一阶差分序列的均方差，表示所述期望序列。可选的，所述利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列、所述期望序列和所述空间转换因子值确定开关事件检测阈值，具体包括：利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列求解公式得到相关差异矩阵C；式中，表示一阶差分序列的均方差，表示二阶差分序列的均方差，表示一阶差分序列，表示期望序列，表示二阶差分序列；利用所述相关差异矩阵和所述空间转换因子值求解公式得到开关事件检测阈值e0；式中，κj表示所述相关差异矩阵的第j个特征值，Hj表示第j个空间转换因子值，N表示所述相关差异矩阵的特征值的总数。可选的，所述通过比较所述空间转换因子值和所述开关事件检测阈值确定是否检测到开关事件，具体包括：判断所述空间转换因子值是否大于或等于所述开关事件检测阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果为是，则在所述功率信号序列中检测到开关事件；若所述第一判断结果为否，则没有检测到开关事件。一种负载开关事件检测系统，包括：功率信号序列获取模块，用于获取实时的功率信号序列；差分序列确定模块，用于利用所述功率信号序列中元素的差值确定一阶差分序列和二阶差分序列；期望序列确定模块，用于利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定期望序列；空间转换因子值确定模块，用于利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列，根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值；开关事件检测阈值确定模块，用于利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列、所述期望序列和所述空间转换因子值确定开关事件检测阈值；开关事件确定模块，用于通过比较所述空间转换因子值和所述开关事件检测阈值确定是否检测到开关事件。可选的，所述空间转换因子值确定模块，具体包括：空间转换因子值确定单元，用于利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列求解公式得到空间转换因子值HK；式中，WK表示第K个所述期望权重矩阵，K＝1,2,...,N，N表示所述功率信号序列的长度；n表示所述功率信号序列中元素的序号，表示所述一阶差分序列，表示所述二阶差分序列，表示所述一阶差分序列的均方差，表示所述期望本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载开关事件检测方法，其特征在于，包括：/n获取实时的功率信号序列；/n利用所述功率信号序列中元素的差值确定一阶差分序列和二阶差分序列；/n利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定期望序列；/n利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列，根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值；/n利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列、所述期望序列和所述空间转换因子值确定开关事件检测阈值；/n通过比较所述空间转换因子值和所述开关事件检测阈值确定是否检测到开关事件。/n

【技术特征摘要】
20191102 CN 20191106208891.一种负载开关事件检测方法，其特征在于，包括：
获取实时的功率信号序列；
利用所述功率信号序列中元素的差值确定一阶差分序列和二阶差分序列；
利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定期望序列；
利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列，根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值；
利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列、所述期望序列和所述空间转换因子值确定开关事件检测阈值；
通过比较所述空间转换因子值和所述开关事件检测阈值确定是否检测到开关事件。


2.根据权利要求1所述的负载开关事件检测方法，其特征在于，所述利用所述功率信号序列中元素的差值确定一阶差分序列和二阶差分序列，具体包括：
利用所述功率信号序列中相邻两个元素的差值确定一阶差分序列；所述一阶差分序列为所述功率信号序列为S＝[s1,s2,…,sN]，式中，sn表示所述功率信号序列的第n个元素，N表示所述功率信号序列的长度；
利用所述功率信号序列中间隔一个的两个元素的差值确定二阶差分序列；所述二阶差分序列为


3.根据权利要求1所述的负载开关事件检测方法，其特征在于，所述利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定期望序列，具体包括：
利用所述一阶差分序列和所述二阶差分序列确定相关矩阵；所述相关矩阵为表示所述一阶差分序列，表示所述二阶差分序列；
利用所述相关矩阵求解公式得到期望权重矩阵Wn；式中，ω表示中间参数，λ表示所述相关矩阵的最大特征值，表示所述相关矩阵的第j个特征矢量，N表示所述相关矩阵中特征矢量的总数，ρ表示所述相关矩阵的迹；
利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望权重矩阵求解公式得到期望序列式中，σn表示所述一阶差分序列的均方差与所述二阶差分序列的均方差的比值。


4.根据权利要求1所述的负载开关事件检测方法，其特征在于，所述利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列，根据稀疏性最小原则确定空间转换因子值，具体包括：
利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列求解公式得到空间转换因子值HK；式中，WK表示第K个所述期望权重矩阵，K＝1,2,...,N，N表示所述功率信号序列的长度；n表示所述功率信号序列中元素的序号，表示所述一阶差分序列，表示所述二阶差分序列，表示所述一阶差分序列的均方差，表示所述期望序列。


5.根据权利要求1所述的负载开关事件检测方法，其特征在于，所述利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列、所述期望序列和所述空间转换因子值确定开关事件检测阈值，具体包括：
利用所述一阶差分序列、所述二阶差分序列和所述期望序列求解公式得到相关差异矩阵C；式中，表示一阶差分序列的均方差，表示二阶差分序列的均方差，表示一阶差分序列，表示期望序列，表示二阶差分序列；
利用所述相关差异矩阵和所述空...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟明岳，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44