一种电力负荷波形的仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种电力负荷波形的仿真方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、负荷波形数据采集；步骤二、数据预处理：分为相位对齐、幅值调制和数据筛选三个环节；步骤三、典型数据提取：通过观察波形及特征对比，分离出暂态数据和包含负荷完整工作周期的稳态数据；步骤四、单负荷电流波形仿真；步骤五、多负荷电流波形仿真。本发明专利技术的方法可输出数据长度可调、工作场景可控的负荷电流波形数据，为非负荷监测工作提供了数据库，同时也为实验人员的数据采集工作带来了极大的便利，节省了大量的人力、物力、财力及时间，为数据采集工作节省了大量的资源。

【技术实现步骤摘要】
一种电力负荷波形的仿真方法
本专利技术涉及一种仿真方法，具体涉及一种能够仿真电力负荷波形的方法。
技术介绍
由于近年来我国的用电需求保持持续高增长趋势，国家电网对电力负荷的监测非常重视，因此对电力负荷的研究逐渐开展，然而负荷的波形数据是开展负荷监测研究的基础。目前获得这些波形数据的方法，都是由实验人员进入负荷用户内部，使用电表对负荷的波形数据进行采集。采集的负荷波形数据类型包括单负荷波形数据和多负荷波形数据。单负荷的波形数据包括不同负荷在不同模式下的波形数据，多负荷的波形数据则包括多负荷在不同时间、不同模式等不同场景下多接入时的波形数据。由此可知，采集负荷的波形数据是一件非常浪费财力、物力、人力及时间的工作。除此之外，算法研究对数据的要求也很高，在负荷种类足够齐全的情况下，不同场景下的多负荷波形数据也很难穷举，同时也需要大量的不同长度的波形数据，这就给数据的采集工作带来了巨大的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电力负荷波形的仿真方法，该方法能够仿真出负荷在工作时的电流、电压等波形数据，仿真的波形数据类型包括长度不同的单负荷波形数据、不同场景下的多负荷波形数据。由于仿真出的波形数据长度可调，工作场景可控，为实验人员的数据采集工作节省了大量的人力、物力、财力及时间，为科研工作带来了极大的便利，为负荷监测的研究提供了大量的实验数据。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种电力负荷波形的仿真方法，包括如下步骤：步骤一、负荷波形数据采集：<br>对将要仿真的负荷分别进行数据采集，采集的数据中要包含负荷完整工作周期的数据；步骤二、数据预处理：分为相位对齐、幅值调制和数据筛选三个环节，具体步骤如下：(1)相位对齐：将各个负荷波形数据两端的电压数据进行相位对齐，并从电压的相同相位处截取电流数据；(2)幅值调制：设标准电压有效值为220V，某个负荷的电流、电压每周波瞬时值分别为Ii、Ui，调制到标准电压下的电流、电压每周波瞬时值为I′i、U′i，每周波有效值分别记为Ia、Ua，调制比例系数为m，则：即I′i、U′i为调制后的电流、电压瞬时值；(3)数据筛选：采用拉依达准则对电流大幅波动的数据进行剔除，即数据筛选，具体方法如下：首先统计出每周波电流有效值Ii、有效值的算术平均值以及有效值标准差σ，则拉伊达准则为：称为剩余误差，当剩余误差大于3σ时，表明数据中含有粗大误差，也就是说电流数据中含有大幅波动的数据，舍去对应的电流、电压数据组，反之则保留；步骤三、典型数据提取：通过观察波形及特征对比，分离出暂态数据和包含负荷完整工作周期的稳态数据；步骤四、单负荷电流波形仿真：根据以下公式得到时长可设定的单负荷电流波形数据：t暂为根据暂态数据的采样点数计算出来的暂态时长，t稳为根据稳态数据的采样点数计算出来的稳态时长，t为根据用户需求的数据长度设定的工作时长；步骤五、多负荷电流波形仿真：在步骤四的单负荷的电流波形数据的基础上，通过设定负荷的数目n、工作顺序、工作时长t及工作间隔Δt间隔，即可得到多负荷电流波形数据。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术的方法可输出数据长度可调、工作场景可控的负荷电流波形数据，为非负荷监测工作提供了数据库，同时也为实验人员的数据采集工作带来了极大的便利，节省了大量的人力、物力、财力及时间，为数据采集工作节省了大量的资源。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2为电视电流波形及细节图；图3为热水壶电流波形及细节图；图4为冰箱电流波形及细节图；图5为电饭煲电视电流波形及细节图；图6为空调电流波形及细节图；图7为相位对齐和幅值调制前后的电视/冰箱电压波形对比；图8为数据筛选前后的冰箱电流数据对比；图9为电视电流数据的典型数据提取；图10a)为单负荷仿真电流波形图，b)为波形细节图；图11a)为多负荷仿真电流波形图，b)为波形细节图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。本专利技术提供了一种电力负荷波形的仿真方法，如图1所示，所述方法具体包括如下步骤：步骤一、负荷波形数据采集：对将要仿真的负荷分别进行数据采集，采集的数据中要包含负荷完整工作周期的数据。步骤二、数据预处理：分为相位对齐、幅值调制和数据筛选三个环节。1、相位对齐：电表采集的数据信息为负荷处在工作状态时电流、电压的波形数据。电流、电压数据都是包含相位信息的数据，所有负荷在相同参考系下进行处理及应用才有意义，因此需要将各个负荷的电流、电压波形数据进行相位对齐。由于各个负荷内部结构不同，电流波形可能会产生谐波导致正弦波发生相位偏移。而负荷两端的电压为市电电压，波形近似为正弦波，因此可以将各个负荷两端的电压数据进行对齐，并从电压的相同相位处截取电流数据。本专利技术采用的电压对齐方式是峰值对齐法，即从电压的正弦波形的峰值处开始截取电流数据。每隔1秒的时间进行一次相位对齐，从而保证数据的一致性。2、幅值调制：虽然负荷两端的电压是市电电压，但是由于实验人员是在不同时间对负荷进行数据采集的，市电电压的波动和不同电器导致的电压降，会使采集的数据中各个负荷两端的电压幅值不同，因此为保证数据的一致性，需要对数据进行幅值调制。设标准电压有效值为220V，某个负荷的电流、电压每周波瞬时值分别为Ii、Ui，调制到标准电压下的电流、电压每周波瞬时值为I′i、U′i，每周波有效值分别记为Ia、Ua，调制到标准电压下的电流、电压每周波有效值为I′a、U′a，调制比例系数为m，则：即I′i、U′i为调制后的电流、电压瞬时值。3、数据筛选：在家庭内部采集的电流波形数据会产生畸变，造成畸变的主要原因是由于各个负荷内部结构不同，电流波形可能会产生谐波导致正弦波发生畸变。还有一部分是由于采集设备的测量误差及实验人员的错误操作造成的。对于这种由外部因素造成的畸变，需对数据进行数据筛选。本专利技术采用拉依达准则对电流大幅波动的数据进行剔除，即数据筛选。首先统计出每周波电流有效值Ii、有效值的算术平均值以及有效值标准差σ，则拉伊达准则为：称为剩余误差，当剩余误差大于3σ时，表明数据中含有粗大误差，也就是说电流数据中含有大幅波动的数据，舍去对应的电流、电压数据组，反之则保留。步骤三、典型数据提取：负荷的电流数据可以分为暂态数据和稳态数据，顾名思义，稳态数据就是负荷在稳态工作时的数据。而暂态数据就是负荷在开启时到稳态工作之间的过度数据，具有暂态性。采集的数据包含了暂态数据和稳态数据，通过观察波形及特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力负荷波形的仿真方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：/n步骤一、负荷波形数据采集：/n对将要仿真的负荷分别进行数据采集，采集的数据中要包含负荷完整工作周期的数据；/n步骤二、数据预处理：/n分为相位对齐、幅值调制和数据筛选三个环节；/n步骤三、典型数据提取：/n通过观察波形及特征对比，分离出暂态数据和包含负荷完整工作周期的稳态数据；/n步骤四、单负荷电流波形仿真：/n根据以下公式得到时长可设定的单负荷电流波形数据：/n

【技术特征摘要】
1.一种电力负荷波形的仿真方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤一、负荷波形数据采集：
对将要仿真的负荷分别进行数据采集，采集的数据中要包含负荷完整工作周期的数据；
步骤二、数据预处理：
分为相位对齐、幅值调制和数据筛选三个环节；
步骤三、典型数据提取：
通过观察波形及特征对比，分离出暂态数据和包含负荷完整工作周期的稳态数据；
步骤四、单负荷电流波形仿真：
根据以下公式得到时长可设定的单负荷电流波形数据：



t暂为根据暂态数据的采样点数计算出来的暂态时长，t稳为根据稳态数据的采样点数计算出来的稳态时长，t为根据用户需求的数据长度设定的工作时长；
步骤五、多负荷电流波形仿真：
在步骤四的单负荷的电流波形数据的基础上，通过设定负荷的数目n、工作顺序、工作时长t及工作间隔Δt间隔，即可得到多负荷电流波形数据。


2.根据权利要求1所述的电力负荷波形的仿真方法，其特征在于所述步骤二中，相位对齐的步骤如下：
将各个负荷波形数据两端的电压数据进行相位对齐，并从电压的相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：周求湛，杨桐，荣静，魏佳慧，胡继康，孙明玉，王聪，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22