一种非侵入型电力用户负荷监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种非侵入型电力用户负荷监测系统及其监测方法，进户线是属于配电系统中重要的组成部分，在用电用户使用不同种类的用电负荷时，通过在电表箱里的电表作为测量用电用户的用电量的大小，通过将数据测量装置安装在电表上口的进户线上来收集用户的电压电流数据；数据测量装置将收集到的一个周期的电压电流数据传递到数据中转装置上，数据中转装置放在小区内，对接收到的数据进行边沿检测，分析得到用户的用电设备的特征值，再将特征值数据传到数据系统主站，在数据系统主站内的特征库进行匹配得到用户的用电信息。本发明专利技术方便电网公司调峰调谷以及让用户更好地了解自己的用电状况。的用电状况。的用电状况。

【技术实现步骤摘要】
一种非侵入型电力用户负荷监测系统及其监测方法


[0001]本专利技术属于非侵入性电力用户负荷监测领域，具体涉及一种非侵入型电力用户负荷监测系统及其监测方法。

技术介绍

[0002]在以往的电力系统居民用电过程中，并没有对用户的用电行为进行很好地辨别，对居民的用电行为不了解，居民容易发生不安全用电和浪费电能的行为，这也使得电网公司调峰调谷和对功率预测不够准确，以往侵入型电力用户负荷监测既浪费大量时间和金钱又容易使居民认为隐私受到侵犯，但现在国际能源紧张，为了保护环境和节约资源，有必要对居民用电进行更加便利地监测。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够辨别用户用电行为，与物联网系统结合，对辨别得出的信息进行传递，达到便于监测目的的非侵入型电力用户负荷监测系统及其监测方法。
[0004]本专利技术为解决技术问题所采取的技术方案是：
[0005]一种非侵入型电力用户负荷监测系统及其监测方法，进户线是属于配电系统中重要的组成部分，在用电用户使用不同种类的用电负荷时，通过在电表箱里的电表作为测量用电用户的用电量的大小，通过将数据测量装置安装在电表上口的进户线上来收集用户的电压电流数据；数据测量装置将收集到的一个周期的电压电流数据传递到数据中转装置上，数据中转装置放在小区内，对接收到的数据进行边沿检测，分析得到用户的用电设备的特征值，再将特征值数据传到数据系统主站，在数据系统主站内的特征库进行匹配得到用户的用电信息。
[0006]具体包括一种非侵入型电力用户负荷监测系统，所述数据测量装置包括数据测量壳体、第一单片机和磁隧道传感器，所述第一单片机和所述磁隧道传感器均设置在所述数据测量壳体内部，所述进户线通过所述磁隧道传感器的开口端进入所述磁隧道传感器内部，所述磁隧道传感器的开口端设置有传感器连接机构，所述磁隧道传感器的另一端通过第一信号放大器与滤波器连接，所述滤波器与第一AD转换器连接，所述第一AD转换器与所述第一单片机，所述第一单片机上连接有第一数据存储器，所述第一数据存储器与第二信号放大器连接，所述第二信号放大器上设置有第一无线天线，通过所述第一无线天线与所述数据中转装置进行无线连接，所述磁隧道传感器、第一信号放大器和第二信号放大器均与第一电源连接。
[0007]所述第一电源给所述数据测量装置进行整体供电，所述数据测量壳体上利用磁屏蔽涂层来屏蔽封装，便于减少收集电流电压数据时的外接信号干扰，所述数据测量壳体放置在进户线入口处。
[0008]在进行所述数据测量装置与所述进户线连接的时候，将所述进户线从所述磁隧道
传感器开口处放到所述磁隧道传感器内的限位器上，然后利用传感器连接机构将所述进户线固定在所述磁隧道传感器内，随后将所述磁隧道传感器内的惠斯通电桥电路连接上；此时所述磁隧道传感器能够利用所述进户线中电流产生的磁场来进行电压电流的数据测量，测量的数据经过所述第一信号放大器进行放大，随后经过所述滤波器滤波后在所述第一AD转换器内将模拟信号变成数字信号发送到所述第一单片机中，所述第一单片机将接收到的数据经过边沿检测算法中的高斯滤波法得到降噪后的数据，再将数据送到所述第一数据存储器上，所述第一数据存储器收集完数据后按照所述第一单片机的指令将收集的数据输送到所述第二信号放大器中，所述第二信号放大器利用第一无线天线将数据发送到所述数据中转装置中。
[0009]高斯滤波法：
[0010]利用公式：
[0011]对数据进行迭代平滑处理，
[0012]其中，F
k+1
(t)：负荷原始信号经过第k+1次迭代后的输出值；
[0013]F
k
(t+i)：负荷原始信号经过第k+1时迭代的输入值；
[0014]在第k次迭代时，滤波器的加权系数总和；
[0015]c
k
(t+i)：在第k次迭代时，点t+i处的加权系数
[0016]假设K是假定的总的迭代次数，k是实际应该迭代的次数，
[0017]在利用上述公式进行平滑处理过程中，判断k是否等于K，若k＝K，则相等迭代结束，此时没发生突变,加权系数近似为1，去噪效果好，可以达到平滑曲线的目的；若k≠K，则继续加1迭代，直至k＝K结束，完成平滑处理。
[0018]所述传感器连接机构的内部是一根导线，所述导线从所述传感器连接机构的两侧伸出，伸出侧为弯钩状，所述磁隧道传感器的开口处的导线也为弯钩状，所述传感器连接机构通过其上弯钩状的所述导线与所述磁隧道传感器的开口处弯钩状的导线连接。
[0019]所述数据中转装置包括数据中转外壳和第二单片机，所述第二单片机通过其上的第二AD转换器与第三信号放大器连接，所述第三信号放大器上连接有第二无线天线，所述第二无线天线通过无线与所述第一无线天线连接，所述第二单片机上还连接有第二数据存储器和第二电源，所述第二电源给所述数据中转装置整体进行供电，所述数据中转外壳为金属外壳。
[0020]将所述数据中转装置安装在用户小区内，所述数据中转装置对降噪后的数据使用边沿检测算法中的CUSUM算法，经算法计算后得到用户的用电设备的特征值数据，得到用户用电行为数据，发送给系统数据主站，数据系统主站根据接收到的特征值数据，在特征库内进行特征匹配，根据匹配结果显示用户负荷情况。
[0021]具体的，所述数据中转装置上的所述第二无线天线收到所述第一无线天线传输过来的电压电流数据，数据经过所述第三信号放大器放大后输送到所述第二AD转换器，所述第二AD转换器将数据转换成数字信号再输送给所述第二单片机。在所述第二单片机中经过CUSUM算法分析数据，
[0022]CUSUM算法：
[0023]利用公式：
[0024][0025]进行特征值En的提取
[0026]其中：
[0027]En是统计功率变化值，
[0028]q
n
‑1是突变发生时负荷值，
[0029]是突变发生前的负荷平均值，
[0030]假设前一个一边的检测点为q
t
，n是当前突变点的点数，t是上一次突变点的点数，H为负荷时间突变阈值，
[0031]当E
n
>H时，则可认定检测序列发生了突变，提取此时的E
n
。
[0032]将提取后的数据通过所述第二AD转换器发送到所述第三信号放大器，随后经所述第二无线天线发送到所述系统数据主站，在所述系统数据主站中进行特征库的特征匹配，并显示用户负荷情况。
[0033]匹配的时候，把得到的特征值与特征库里的功率正常值比较大小，差距较大就是发生变化，具体的就是当特征值大于特征库里的正常值数据时，说明用电用户打开用电器，当特征值小于特征库里的正常值数据时，说明用电用户关闭了用电器。
[0034]本专利技术的积极有益效果是：
[0035]本专利技术中将数据测量装置安装在用户的进户线入口处，数据测量装置内部含有磁隧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非侵入型电力用户负荷监测系统，包括数据测量装置和数据中转装置，其特征是：所述数据测量装置与用电用户的进户线进行连接，所述数据测量装置将测量到的数据通过无线传输到所述数据中转装置，所述数据中转装置将接收到的数据通过无线传输到数据系统主站。2.根据权利要求1所述的一种非侵入型电力用户负荷监测系统，其特征是：所述数据测量装置包括数据测量壳体、第一单片机和磁隧道传感器，所述第一单片机和所述磁隧道传感器均设置在所述数据测量壳体内部，所述进户线通过所述磁隧道传感器的开口端进入所述磁隧道传感器内部，所述磁隧道传感器的开口端设置有传感器连接机构，所述磁隧道传感器的另一端通过第一信号放大器与滤波器连接，所述滤波器与第一AD转换器连接，所述第一AD转换器与所述第一单片机，所述第一单片机上连接有第一数据存储器，所述第一数据存储器与第二信号放大器连接，所述第二信号放大器上设置有第一无线天线，通过所述第一无线天线与所述数据中转装置进行无线连接，所述磁隧道传感器、第一信号放大器和第二信号放大器均与第一电源连接。3.根据权利要求2所述的一种非侵入型电力用户负荷监测系统，其特征是：所述数据中转装置包括数据中转外壳和第二单片机，所述第二单片机通过其上的第二AD转换器与第三信号放大器连接，所述第三信号放大器上连接有第二无线天线，所述第二无线天线通过无线与所述第一无线天线连接，所述第二单片机上还连接有第二数据存储器和第二电源。4.根据权利要求3所述的一种非侵入型电力用户负荷监测系统，其特征是：所述数据测量壳体上设置有磁屏蔽涂层，所述数据中转外壳为金属外壳。5.利用权利要求1
‑
4任一项所述的一种非侵入型电力用户负荷监测系统进行的监测方法，包括以下步骤：S1：将数据测量装置安装在用户电表上口的进户线上来收集用户的电压电流数据；S2：将数据中转装置安装在用户小区内，数据测量装置将收集到的一个周期的电压电流数据经过高斯滤波去噪后通过无线传递到数据中转装置上；S3：数据中转装置对接收到的数据根据CUSUM算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琰，张延辉，朱莉，王倩，李晓东，郝庆水，
申请(专利权)人：山东国信电力科技有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：