电力负荷能效指纹在线识别系统的制作方法
【专利摘要】电力负荷能效指纹在线识别系统,涉及一种在线识别系统。目前关于电力负荷分解的研究多集中在提高分解算法的精确性和效率上，但各种算法依赖于大量的计算，实时性不高。电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于包括：数据采集模块、分析处理模块；分析处理模块，从串口读入数据，将数据保存到数据库中；并持续监测数据采集模块，如果监测到负荷变化信号或定时信号，则组合多种电力负荷能效指纹在线分解算法，对数据进行实时处理，利用电力负荷能效指纹区分用电设备，将分解结果保存到数据库中，并将实时分解结果输出到显示屏上。电力负荷能效指纹监测计算量小，实时性高；且组合多种电力负荷能效指纹在线分解算法，准确性高。
【专利说明】
电力负荷能效指纹在线识别系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种在线识别系统，尤其涉及电力负荷能效指纹在线识别系统。
【背景技术】
[0002] 目前关于电力负荷分解的研究多集中在提高分解算法的精确性和效率上，但各种 算法依赖于大量的计算，实时性不高。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进， 提供电力负荷能效指纹在线识别系统，以达到到线监测的目的。为此，本发明采取以下技术 方案。
[0004] 电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于包括:数据采集模块、分析处理模 块； 所述的数据采集模块包括电流互感器、电压钳、三相全电能参数采集模块、通信模块、 用于连接的通信线;所述的电流互感器、电压钳接入用户总电源入口处用于采集电流、电压 信号;三相全电能参数采集模块采集电压、电流、功率、谐波信息;通信模块通过通信线与分 析模块相连，通信模块将数据传输到分析处理模块中，与分析处理模块实时通信； 分析处理模块，其从串口读入数据，将数据保存到数据库中；并持续监测数据采集模 块，如果监测到负荷变化信号或定时信号，则组合多种电力负荷能效指纹在线分解算法，对 数据进行实时处理，利用电力负荷能效指纹区分用电设备，将分解结果保存到数据库中，并 将实时分解结果输出到显示屏上。
[0005] 电力负荷能效指纹是指每类用电设备所特有的、区分其他用电设备的特征信息。 根据电力负荷能效指纹，在电力用户的总电源处采集用电数据，将用户开启的用电设备的 用电情况实时分解出来。通过对电力负荷能效状态的监测，能够提高用户对自己用电行为 的感知度，增强节电意识、并有助于电力负荷高能效运行，提高全社会的能效水平;通过能 源节约减少碳排放，对环境保护也有积极作用。电力负荷能效指纹监测计算量小，实时性 高;且组合多种电力负荷能效指纹在线分解算法，准确性高。
[0006] 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
[0007] 通信模块为串口通信，采用RS-485接口信号，通过串口将数据传输至分析处理模 块，该模块的采样频率为50Hz。
[0008] 所述的分析处理模块包括用于区分不同用电设备的用电设备判断单元；用电设备 判断单元利用电力负荷能效指纹区分用电设备，所述的电力负荷能效指纹包括稳态能效指 纹和暂态能效指纹。本技术方案组合了稳态能效指纹和暂态能效指纹两种监测方式，监测 准确性提高，且同时避免因计算量增加，而影响实时性。
[0009]当稳态能效指纹监测电流与电压之间存在相位差，电压、电流关系图为倾斜的椭 圆，且暂态能效指纹监测瞬时电流先增大然后逐渐减小到稳定状态时，认为负荷为电动机 负载。
[0010] 当稳态能效指纹监测电压和电流关系图为圆或类似圆;且暂态能效指纹监测存在 轻微震荡，电流在开始的时候存在增大时，认为负荷为感性负载。
[0011] 当稳态能效指纹监测电流与电压之间无相位差，电压、电流关系图为一条直线，且 暂态能效指纹监测无瞬态或重大瞬态，瞬态电流基本一样时，认为负荷为阻性负载。
[0012] 当稳态能效指纹监测电流和电压关系图为类斜"8"字，且暂态能效指纹监测开始 是短暂的脉冲:对暂态电流的第一个高峰的规模至少是稳态峰值电流的3-4倍，几个周期以 后电流达到稳定时，认为负荷为整流器负载。
[0013] 分析处理模块还包括用于结果显示的人机互动显示单元;所述的人机互动显示单 元设有多个功能子单元，功能子单元包括用于选择数据显示类型和数量的数据类型选择子 单元;用于显示开启时间、关闭时间及对应负荷类型的负荷分解结果显示子单元；用于当前 的电压、电流、有功、无功信息的用电数据显示子单元；用于查看数据库中的用电信息历史 数据的历史数据显示子单元;用饼图的形式给出各类型负荷的功率比例的当前电力负荷组 成图形化显示子单元。可直观按需显示负荷情况。
[0014] 有益效果： (1)电力负荷指纹识别系统实现了对用户用电情况的实时监测，能够提高用户对自己 用电行为的感知度，增强节电意识，指导用户合理安排用电时间，响应峰谷电价。
[0015] (2)通过电力负荷指纹识别系统产生的电力负荷分解数据有助于电力公司为电 力系统需求侧提供管理方案的制定依据。
[0016] (3)有助于电力负荷高能效运行，提高全社会的能效水平;通过能源节约减少碳 排放，对环境保护也有积极作用。。
【附图说明】
[0017] 图1电力负荷指纹识别系统模块框图。
[0018] 图2电力负荷指纹识别系统功能框图。
[0019]图3电力负荷指纹识别系统界面。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0021] 如图1所示，本发明包括数据采集模块、分析处理模块;所述的数据采集模块包括 电流互感器、电压钳、三相全电能参数采集模块、通信模块、用于连接的通信线;所述的电流 互感器、电压钳接入用户总电源入口处用于采集电流、电压信号;三相全电能参数采集模块 采集电压、电流、功率、谐波信息;通信模块通过通信线与分析模块相连，通信模块将数据传 输到分析处理模块中，与分析处理模块实时通信;分析处理模块，其从串口读入数据，将数 据保存到数据库中；并持续监测数据采集模块，如果监测到负荷变化信号或定时信号，则组 合多种电力负荷能效指纹在线分解算法，对数据进行实时处理，利用电力负荷能效指纹区 分用电设备，将分解结果保存到数据库中，并将实时分解结果输出到显示屏上。
[0022]其中，通信模块为串口通信，采用RS-485接口信号，通过串口将数据传输至分析处 理模块，该模块的采样频率为50Hz。
[0023] 所述的分析处理模块包括用于区分不同用电设备的用电设备判断单元;用电设备 判断单元利用电力负荷能效指纹区分用电设备，所述的电力负荷能效指纹包括稳态能效指 纹和暂态能效指纹。
[0024] 稳态负荷能效指纹中，功率指纹的优点是能区分大功率用电器，且采样频率低;缺 点是不能分辨低功率用电器，以及不同负荷特征会有重合现象。稳态谐波指纹的优点是阻 性、感性、和电子类用电器很容易区分，缺点是采样频率较高，不能区分同时开启的用电器。 V-I曲线指纹的优点是用电器的分类可以很详细，缺点是对多用电器同时运行的现象很敏 感，且小功率用电器没有明显的特征。
[0025] 暂态指纹中，功率指纹的优点是具有同样稳态功率特征的用电器很容易被区分； 缺点是采样频率较高。启动电流指纹的优点是多用电器运行状态下的负荷特征很明显，缺 点是同类用电器的负荷特征有可能不一样。高频电压指纹的优点是具有多运行状态的用电 器很容易被区分，但也有同类用电器可能具有不同负荷特征的缺点。
[0026] 不同类型的负荷能效指纹具有各自的优点和缺点，所以为了取长补短、优势互补， 本技术方案选择多类型负荷指纹相结合的方式，采用二种（即根据用电器运行时的电气特 征分类)基本负荷分类方法，稳态指纹选择稳态谐波特征和v-ι曲线特征，暂态指纹选择暂 态功率特征。
[0027]当稳态能效指纹监测电流与电压之间存在相位差，电压、电流关系图为倾斜的椭 圆，且暂态能效指纹监测瞬时电流先增大然后逐渐减小到稳定状态时，认为负荷为电动机 负载。
[0028]当稳态能效指纹监测电压和电流关系图为圆或类似圆;且暂态能效指纹监测存在 轻微震荡，电流在开始的时候存在增大时，认为负荷为感性负载。
[0029]当稳态能效指纹监测电流与电压之间无相位差，电压、电流关系图为一条直线，且 暂态能效指纹监测无瞬态或重大瞬态，瞬态电流基本一样时，认为负荷为阻性负载。
[0030]当稳态能效指纹监测电流和电压关系图为类斜"8"字，且暂态能效指纹监测开始 是短暂的脉冲:对暂态电流的第一个高峰的规模至少是稳态峰值电流的3-4倍，几个周期以 后电流达到稳定时，认为负荷为整流器负载。
[0031]其特点如下表所示。
[0032] 分析处理模块持续监测数据采集模块，如果监测到负荷变化信号或定时信号，则 利用组合式在线分解算法(稳态能效指纹和暂态能效指纹)将数据进行实时处理，在分解的 过程中，利用了电力负荷能效指纹来区分不用的用电设备。分解完成后，将分解结果保存到 数据库中，并将实时分解结果输出到计算机屏幕上。
[0033] 如图2所示，分析处理模块还包括用于结果显示的人机互动显示单元;所述的人机 互动显示单元设有多个功能子单元，功能子单元包括用于选择数据显示类型和数量的数据 类型选择子单元；用于显示开启时间、关闭时间及对应负荷类型的负荷分解结果显示子单 元;用于当前的电压、电流、有功、无功信息的用电数据显示子单元;用于查看数据库中的用 电信息历史数据的历史数据显示子单元;用饼图的形式给出各类型负荷的功率比例的当前 电力负荷组成图形化显示子单元。
[0034] 如图3所示，其为在实际运行中的某一时刻的界面，显示了负荷分解的结果。
[0035] 以上图1-3所示的电力负荷能效指纹在线识别系统是本发明的具体实施例，已经 体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形 状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
【主权项】
1. 电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于包括:数据采集模块、分析处理模块； 所述的数据采集模块包括电流互感器、电压钳、三相全电能参数采集模块、通信模块、 用于连接的通信线;所述的电流互感器、电压钳接入用户总电源入口处用于采集电流、电压 信号;三相全电能参数采集模块采集电压、电流、功率、谐波信息;通信模块通过通信线与分 析模块相连，通信模块将数据传输到分析处理模块中，与分析处理模块实时通信； 分析处理模块，其从串口读入数据，将数据保存到数据库中；并持续监测数据采集模 块，如果监测到负荷变化信号或定时信号，则组合多种电力负荷能效指纹在线分解算法，对 数据进行实时处理，利用电力负荷能效指纹区分用电设备，将分解结果保存到数据库中，并 将实时分解结果输出到显示屏上。2. 根据权利要求1所述的电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于:通信模块为串 口通信，采用RS-485接口信号，通过串口将数据传输至分析处理模块，该模块的采样频率为 50Hz。3. 根据权利要求1所述的电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于:所述的分析处 理模块包括用于区分不同用电设备的用电设备判断单元;用电设备判断单元利用电力负荷 能效指纹区分用电设备，所述的电力负荷能效指纹包括稳态能效指纹和暂态能效指纹。4. 根据权利要求3所述的电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于：当稳态能效指 纹监测电流与电压之间存在相位差，电压、电流关系图为倾斜的椭圆，且暂态能效指纹监测 瞬时电流先增大然后逐渐减小到稳定状态时，认为负荷为电动机负载。5. 根据权利要求4所述的电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于：当稳态能效指 纹监测电压和电流关系图为圆或类似圆；且暂态能效指纹监测存在轻微震荡，电流在开始 的时候存在增大时，认为负荷为感性负载。6. 根据权利要求5所述的电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于：当稳态能效指 纹监测电流与电压之间无相位差，电压、电流关系图为一条直线，且暂态能效指纹监测无瞬 态或重大瞬态，瞬态电流基本一样时，认为负荷为阻性负载。7. 根据权利要求6所述的电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于：当稳态能效指 纹监测电流和电压关系图为类斜"8"字，且暂态能效指纹监测开始是短暂的脉冲:对暂态电 流的第一个高峰的规模至少是稳态峰值电流的3-4倍，几个周期以后电流达到稳定时，认为 负荷为整流器负载。8. 根据权利要求3所述的电力负荷能效指纹在线识别系统，其特征在于:分析处理模块 还包括用于结果显示的人机互动显示单元;所述的人机互动显示单元设有多个功能子单 元，功能子单元包括用于选择数据显示类型和数量的数据类型选择子单元；用于显示开启 时间、关闭时间及对应负荷类型的负荷分解结果显示子单元;用于当前的电压、电流、有功、 无功信息的用电数据显示子单元;用于查看数据库中的用电信息历史数据的历史数据显示 子单元；用饼图的形式给出各类型负荷的功率比例的当前电力负荷组成图形化显示子单 J L· 〇
【文档编号】G06Q50/06GK105866593SQ201610335647
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】冯华, 王守相, 鄂晓峰, 孙智卿, 周凯
【申请人】国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 国网浙江浙电节能服务有限公司, 浙江华云信息科技有限公司