【技术实现步骤摘要】
一种构建非介入式负荷辨识模型的方法和系统
[0001]本专利技术涉及电力负荷用电监测与信号处理领域
,
并且更具体地，涉及一种构建非介入式负荷辨识模型的方法与系统
。
技术介绍
[0002]负荷辨识技术能够为电网和用户提供细粒度的负荷能耗信息，在保障用户用电安全
、
提高用电能效等方面都起着催化剂的作用
。
在众多的用户用电负荷中，变频电机的占比是最大的，且相比于介入式负荷辨识技术，非介入式负荷辨识技术具有成本低
、
易于维护等优点，因此对于变频电机的非介入式负荷辨识技术研究是当前的研究热点
。
现有非介入式负荷辨识模型大多需要大量用电负荷的实际运行数据来进行训练，且在未知负荷识别以及泛化能力方面有所不足，如不同种类的变频电机之间的运行特征相似度很高，且不同类型电机混合在一起运行时更是难以区分
。
在面对这些问题时，传统的做法是采用介入式和非介入式负荷辨识技术相结合的方式，即先使用介入式设备录取单个设备波形，并提取设备的运行特征，建立负荷特征库，再使用非介入式负荷辨识技术对总线波形进行分解和特征提取，然后和负荷特征库进行匹配
。
采用这样的方法一是人力
、
物力成本高，二是介入式设备录取的数据量有限，难以对所有类型的变频电机都进行录波，辨识准确率低
。
在这样的情况下，亟需一种针对变频电机的小样本数据扩充方法，提高非介入式负荷辨识算法的准确率
。
专利...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种非介入式负荷辨识模型的方法，其特征在于，包括：建立单个变频电机的初始仿真模型；基于所述初始仿真模型，建立发电机
‑
传输线
‑
变压器
‑
输电线路
‑
变频电机的第一仿真系统；在所述第一仿真系统中模拟变频电机的运行状态，提取所述第一仿真系统中变压器的输出波形作为第一总线侧仿真波形，并计算所述第一总线侧仿真波形的特征参数；将所述第一总线侧仿真波形的特征参数与实际录取的第一总线侧实际波形的特征参数进行对比，计算拟合度；将所述拟合度不小于设置的匹配度阈值的所述初始仿真模型确定为最优仿真模型；将多个不同种类的变频电机的所述最优仿真模型并联，建立发电机
‑
传输线
‑
变压器
‑
输电线路
‑
变频电机的第二仿真系统；在所述第二仿真系统中模拟多个变频电机同时运行的运行状态，提取所述第二仿真系统中变压器的输出波形作为第二总线侧仿真波形，并计算所述第二总线侧仿真波形的特征参数；将所述第二总线侧仿真波形的特征参数作为采用基于深度学习的初始非介入式负荷辨识算法模型的输入，获取所述初始非介入式负荷辨识算法模型的输出结果，其中，所述输出结果包括变频电机的数量和种类；根据所述输出结果与所述第二仿真系统实际采用的变频电机的所述最优仿真模型的数量与种类确定所述初始非介入式负荷辨识算法模型的辨识准确率；当所述辨识准确率不小于设置的准确率阈值时，确定所述初始非介入式负荷辨识算法模型为最优非介入式负荷辨识算法模型
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立单个变频电机的初始仿真模型，其中，所述初始仿真模型包括交流电源输入模块
、
整流模块
、
逆变模块
、
变频电机运行模块和参数调节模块，所述逆变模块由6个晶闸管组成，由正弦波基波和三角波载波形成触发晶闸管导通的
SPWM
波，所述参数调节模块用于调节变频电机的转速
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一仿真系统中模拟变频电机的运行状态，提取所述第一仿真系统中变压器的输出波形作为第一总线侧仿真波形，并计算所述第一总线侧仿真波形的特征参数，包括：根据所述第一总线侧仿真波形中的电压采样值和电流采样值计算第一总线侧仿真波形的功率因数角其计算公式为：式中，
ω
为角频率，
j、k
为采样值序号，
u
k
和
u
k
‑1分别为第
k
次和第
k
‑1次电压采样值，
i
k
和
i
k
‑1分别为第
k
次和第
k
‑1次电流采样值，
T
s
为采样周期；根据所述第一总线侧仿真波形中的电压波形和电流波形计算第一总线侧仿真波形的有功功率
P
和无功功率
Q
，其计算公式为：
式中，
P
，
Q
分别为有功功率和无功功率，
u
n
和
i
n
分别为电压和电流；
θ
为电压和电流的相位差，
n
为谐波次数；根据所述第一总线侧仿真波形中的电流波形计算第一总线侧仿真波形的电流峰值
I
p
和电流均方根值
I
rms
，其计算公式为：
I
p
＝
max(i(k)),0<k<K
式中，
K
为全部采样周期的采样总次数，
i(k)
为第
k
个电流采样值，
N
为单个采样周期内的采样总次数，
i(n)
为单个采样周期内的第
n
个电流采样值；根据所述第一总线侧仿真波形中的电流波形计算第一总线侧仿真波形的电流总谐波含有率
H
，其计算公式为：式中，
I
i
是电流在频域中的第
i
次谐波幅值，
h
为最高谐波的次数
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一总线侧仿真波形的特征参数与实际录取的第一总线侧实际波形的特征参数进行对比，计算拟合度
r
，其计算公式为
::
式中，
M
表示特征参数总个数，为第一总线侧实际波形的第
i
个特征参数的值，
y
i
为第一总线侧仿真波形的第
i
个特征参数的值，
e
i
为与
y
i
的残差
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述输出结果与所述第二仿真系统实际采用的变频电机的所述最优仿真模型的数量与种类确定所述初始非介入式负荷辨识算法模型的辨识准确率，其计算公式为：式中，
δ
是辨识准确率，
O
是根据所述输出结果确定的变频电机总数，
N
是所述第二仿真系统实际采用的变频电机的所述最优仿真模型的总数
。6.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述拟合度小于设置的匹配度阈值时，调整所述初始仿真模型的参数，并重新在所述第一仿真系统中模拟变频电机的运行状态，其中，所述调整所述初始仿真模型的参数，包括：
在所述变频电机运行模块中调整变频电机的励磁电流以改变变频电机的无功功率；在所述逆变模块中触发晶闸管运行的触发信号来调整基波频率以改变变频电机的输出功率；在所述参数调节模块中基于增量式算法的
PID
自动调节变频电机的转速，其中，
PID
调节采用由齐格勒
‑
尼科尔斯第一法确定的
PID
控制器，对于设定的变频电机固定目标转速
S0，将变频电机拟输出的转速
S
和
S0作差，作为
PID
控制器的输入，调节
PID
控制器的控制参数
Kp、Ti、Td
，直至
S
和
S0相等，所述
PID
控制器的表达式为：式中，
G
c
(s)
为控制器输出，
K
p
为比例系数，
T
i
和
T
d
分别为积分和微分时间；在所述逆变模块中触发晶闸管运行的触发信号来调整载波幅值以改变变频电机的定子电流
。7.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述辨识准确率小于设置的准确率阈值时，调整所述初始非介入式负荷辨识算法模型的参数，并将调整参数后的模型更新为初始非介入式负荷辨识算法模型，重新将所述第二总线侧仿真波形的特征参数作为采用基于深度学习的初始非介入式负荷辨识算法模型的输入
。8.
一种构建非介入式负荷辨识模型的系统，其特征在于，所述系统包括：第一模型模块，用于建立单个变频电机的初始仿真模型；第一仿真模块，用于基于所述初始仿真模型，建立发电机
‑
传输线
‑
变压器
‑
输电线路
‑
变频电...
【专利技术属性】
技术研发人员：方田，周峰，殷小东，张军，易姝慧，刘俊杰，刘俭，王健，姚力，陆春光，刘炜，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司武汉分院国网浙江省电力有限公司营销服务中心国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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