本发明具体涉及一种非侵入式家用负荷投切事件实时监测方法。
背景技术：
世界能源问题日益严重，节能减排早已成为社会各界关注的要点。以家庭用户为例，Google研究显示，如果家庭用户能够及时了解住宅电器详细用电信息，就能使其每月的电费开支下降5%~15%。耗电负荷的高效分类检测可以为优化用电模式，改善用电习惯提供重要的参考依据，在不影响其正常生活的前提下，减少电能消费开支。
非侵入式负荷识别技术(Non-intrusive Load Monitoring, NILM) 以便于安装使用，数据采集与信息分析成为耗电负荷分类检测研究热点。NILM可细分为数据采集，数据滤波，事件监测，负荷判定与分类计量五大部分，其中负荷投切事件监测是后续负荷判定与分类计量的基础。传统的功率差值法对功率波动的鲁棒性较差，容易引起误匹配；而其他方法则存在对负荷事件稳态与暂态边界监测精度低的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于有功功率波动指标的，监测精度高，可靠性高的非侵入式家用负荷投切事件实时监测方法。
本发明提供的这种非侵入式家用负荷投切事件实时监测方法，包括如下步骤：
S1. 控制参数初始化；
S2. 缓存家用电系统的电压采样数据和电流采样数据，计算有功功率值；
S3. 对步骤S2所述的有功功率进行稳态判断：
若判定结果为为非稳态，则重复步骤S2~步骤S3直至当前状态判定为稳态；
S4. 根据步骤S3得到的一系列有功功率值进行负荷投切事件的判断。
步骤S1所述的控制参数初始化，具体包括设定电压采样频率、电流采样频率、单次有功功率计算步长、稳态窗口内有功功率点数目、前序稳态窗口有功均值、当前稳态窗口有功均值和功率跳变检测阈值。
步骤S2所述的计算有功功率值，具体为根据单次有功功率计算步长值计算有功功率，直至缓存内有功功率点数目达到设定的稳态窗口内有功功率点数目。
步骤S3所述的对有功功率进行稳态判断，具体为采用如下规则进行判断：
1）计算有功功率数据窗口内有功功率数据的标准差：
若标准差小于预设门限值，则数据判定为稳定；
2）采用如下三个算式对有功功率数据窗口内的有功功率数据进行判断：当且仅当如下三个算式全部满足时，数据才判定为稳态，否则判定为非稳态；
LLavg*AVGj≤AVGi≤ULavg*AVGj且i≠j, 1≤i，j≤ Navg
LLstd*STDj≤STDi≤ULstd *STDj且i≠j, 0≤i，j≤ Nstd
LLvpp*VPPj≤VPPi≤ULvpp*VPPj且i≠j, 0≤i，j≤ Nvpp
式中Navg为均值检测时有功功率数据窗口分段数目，ULavg为均值检测上限值，LLavg为均值检测下限值，AVGx为有功功率数据窗口内第x个分段数据的有功功率均值；Nstd为方差检测时有功功率数据窗口分段数目，ULstd为方差检测上限值，LLstd为方差检测下限值，STDx为有功功率数据窗口内第x个分段数据的有功功率方差；Nvpp为峰峰值检测时有功功率数据窗口分段数目，ULvpp为峰峰值检测上限值，LLvpp为峰峰值检测下限值，VPPx为有功功率数据窗口内分段x的有功功率峰峰值。
步骤S4所述的进行负荷投切事件的判断，具体为采用如下规则进行判断：
A. 定义如下变量：Pact为前序稳态窗口有功功率均值；Cact为当前稳态窗口有功功率均值；ΔPthd为有功功率跳变检测阈值，且ΔPthd>0；ΔPcur为邻近稳态窗口功率差值；
B. 计算邻近稳态窗口功率差值ΔPcur = Pact-Cact；
C. 若ΔPcur ≥ΔPthd，则判定为有效投入事件；
若ΔPcur ≤-ΔPthd，则判定为有效切除事件；
否则，为无效检测。
本发明提供的这种非侵入式家用负荷投切事件实时监测方法，无需侵入负荷内部，具有负荷事件稳态与暂态边界监测精度高，有功功率波动鲁棒性强，计算量小，灵活可配置等技术特点，可为各类非侵入式负荷识别技术与分类计量技术提供可靠依据。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的流程图：本发明提供的这种非侵入式家用负荷投切事件实时监测方法，包括如下步骤：
S1. 控制参数初始化,，具体包括设定电压采样频率、电流采样频率、单次有功功率计算步长、稳态窗口内有功功率点数目、前序稳态窗口有功均值、当前稳态窗口有功均值和功率跳变检测阈值；
S2. 缓存家用电系统的电压采样数据和电流采样数据，计算有功功率值；具体为根据单次功率计算步长值计算有功功率，直至缓存内有功功率点数目达到设定的稳态窗口有功功率点数目；
S3. 对步骤S2所述的有功功率进行稳态判断：
若有功功率计算值为非稳态，则重复步骤S2~步骤S3直至有功功率值为稳态；
所述的对有功功率进行稳态判断，具体为采用如下规则进行判断：
1）计算有功功率数据窗口内有功功率数据的标准差：
若标准差小于预设门限值，则数据判定为稳定；
2）采用如下三个算式对有功功率数据窗口内的有功功率数据进行判断：当且仅当如下三个算式全部满足时，数据才判定为稳态，否则判定为非稳态；
LLavg*AVGj≤AVGi≤ULavg*AVGj且i≠j, 1≤i，j≤ Navg
LLstd*STDj≤STDi≤ULstd *STDj且i≠j, 0≤i，j≤ Nstd
LLvpp*VPPj≤VPPi≤ULvpp*VPPj且i≠j, 0≤i，j≤ Nvpp
式中Navg为均值检测时有功功率数据窗口分段数目，ULavg为均值检测上限值，LLavg为均值检测下限值，AVGx为有功功率数据窗口内第x个分段数据的有功功率均值；Nstd为方差检测时有功功率数据窗口分段数目，ULstd为方差检测上限值，LLstd为方差检测下限值，STDx为有功功率数据窗口内第x个分段数据的有功功率方差；Nvpp为峰峰值检测时有功功率数据窗口分段数目，ULvpp为峰峰值检测上限值，LLvpp为峰峰值检测下限值，VPPx为有功功率数据窗口内分段x的有功功率峰峰值；
S4. 根据步骤S3得到的一系列有功功率值进行负荷投切事件的判断；具体为采用如下规则进行判断：
A. 定义如下变量：Pact为前序稳态窗口有功功率均值；Cact为当前稳态窗口有功功率均值；ΔPthd为有功功率跳变检测阈值，且ΔPthd>0；ΔPcur为邻近稳态窗口功率差值；
B. 计算邻近稳态窗口功率差值ΔPcur = Pact-Cact；
C. 若ΔPcur ≥ΔPthd，则判定为有效投入事件；
若ΔPcur ≤-ΔPthd，则判定为有效切除事件；
否则，为无效检测。