一种基于最小信息准则的负载开关事件检测方法及系统与流程

本发明涉及负载开关事件检测技术领域，特别是涉及一种基于最小信息准则的负载开关事件检测方法及系统。

背景技术

负载开关事件，是指打开负载或电气设备的电源开关或关闭电源开关的动作。负载开关事件检测是能量分解中最为重要的一步，所谓能量分解，是指将电表处读取的功率值分解为单个负载所消耗的功率值。当前用电负荷能量分解主要分为侵入式负荷分解和非侵入式负荷分解两种方法。非侵入式负荷分解方法不需要在负荷的内部用电设备上安装监测设备，只需要根据用电负荷总信息即可获得每个用电设备的负荷信息。

非侵入式负荷分解算法中，电气设备的开关事件检测是其中最重要的环节。现有的检测方法能够识别有功功率变化值比较大(如70w)的开关事件。由于系统存在噪声的缘故，某些有功功率接近阈值(即50w)的用电器在启动时引起的有功功率增加可能被系统噪声减弱，因而无法准确识别。某些使用马达的家用电器(例如粉碎机，榨汁机)，会产生严重的脉冲噪声，常见的事件检测算法噪声的影响比较大，检测性能急剧下降，尤其是噪声对事件发生时刻的确认影响非常大，往往在事件发生时刻方面产生较大的误差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够有效消除噪声影响的基于最小信息准则的负载开关事件检测方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于最小信息准则的负载开关事件检测方法，包括：

获取标记的负载开关事件发生时刻，在所述时刻前后各选取相同个数的多个时刻，按照时间的先后顺序建立开关事件检测时间序列；

获取所述时间序列内各个时刻的有功功率，计算相邻两个时刻的有功功率差值；

根据所述有功功率差值确定负载开关事件发生的第一时间段；

对所述第一时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，比较最小信息准则值得到第一时间段的最小信息准则最大值，确定所述第一时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第一时间点；

在所述第一时间点前后各选取多个时刻，确定负载开关事件发生的第二时间段；

对所述第二时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，比较最小信息准则值得到第二时间段的最小信息准则最大值，确定所述第二时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第二时间点；所述第二时间点即为负载开关事件发生的时刻。

可选的，根据所述有功功率差值确定负载开关事件发生的第一时间段，具体包括：

比较所述有功功率差值的大小，得到有功功率差值最大值；

确定所述有功功率差值最大值对应的负载开关事件发生时刻在所述开关事件检测时间序列中的序号imax，则所述第一时间段为[0,imax]。

可选的，所述对所述第一时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体包括：

对[0,imax-1]的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(i)＝ilog[var{δp(0:i)}]+(n-i-1)log[var{δp(i+1:imax)}]

其中，i为按照时间的先后顺序排列后第i时刻所在时间序列的序号，aic(i)为序号为i的最小信息准则值，var{δp(0:i)}为{δp0,δp1,…,δpi}的方差，δpi为序号为i对应的有功功率与序号为i-1对应的有功功率的差值，n为所述时间序列内有功功率的总个数，var{δp(i+1:imax)}为的方差，δp0＝0，aic(0)＝0，aic(imax-1)＝0；

对imax采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(imax)＝imaxlog[var{δp(0:imax)}]

其中，var{δp(0:imax)}为{δp0,δp1,…,δpmax}的方差。

可选的，在所述第一时间点前后各选取多个时刻，确定负载开关事件发生的第二时间段，具体包括：

确定所述第一时间点所在时间序列的序号i⁰max；

在所述序号i⁰max前选取i⁰个序号，表示向下取整；

在所述序号i⁰max后选取i¹个序号，

为负载开关事件发生的第二时间段。

可选的，对所述第二时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体包括：

对的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，aic^*(i^*)为序号为i^*的最小信息准则值，为的方差，为序号为i^*对应的有功功率与序号为i^*-1对应的有功功率的差值，为的方差，

对采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，为的方差，δp0＝0。

本发明还提供一种基于最小信息准则的负载开关事件检测系统，包括：

开关事件检测时间序列生成模块，用于获取标记的负载开关事件发生时刻，在所述时刻前后各选取相同个数的多个时刻，按照时间的先后顺序建立开关事件检测时间序列；

有功功率差值计算模块，用于获取所述时间序列内各个时刻的有功功率，计算相邻两个时刻的有功功率差值；

第一时间段生成模块，用于根据所述有功功率差值确定负载开关事件发生的第一时间段；

第一时间点生成模块，用于对所述第一时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，比较最小信息准则值得到第一时间段的最小信息准则最大值，确定所述第一时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第一时间点；

第二时间段生成模块，用于在所述第一时间点前后各选取多个时刻，确定负载开关事件发生的第二时间段；

负载开关事件发生时刻生成模块，用于对所述第二时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，比较最小信息准则值得到第二时间段的最小信息准则最大值，确定所述第二时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第二时间点；所述第二时间点即为负载开关事件发生的时刻。

可选的，第一时间段生成模块，具体包括：

有功功率差值比较单元，用于比较所述有功功率差值的大小，得到有功功率差值最大值；

第一时间段生成单元，用于确定所述有功功率差值最大值对应的负载开关事件发生时刻在所述开关事件检测时间序列中的序号imax，则所述第一时间段为[0,imax]。

可选的，第一时间点生成模块，具体包括：

第一最小信息准则计算单元，用于对[0,imax-1]的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(i)＝ilog[var{δp(0:i)}]+(n-i-1)log[var{δp(i+1:imax)}]

其中，i为按照时间的先后顺序排列后第i时刻所在时间序列的序号，aic(i)为序号为i的最小信息准则值，var{δp(0:i)}为{δp0,δp1,…,δpi}的方差，δpi为序号为i对应的有功功率与序号为i-1对应的有功功率的差值，n为所述时间序列内有功功率的总个数，var{δp(i+1:imax)}为的方差，δp0＝0，aic(0)＝0，aic(imax-1)＝0；

第二最小信息准则计算单元，用于对imax采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(imax)＝imaxlog[var{δp(0:imax)}]

其中，var{δp(0:imax)}为{δp0,δp1,…,δpmax}的方差。

可选的，第二时间段生成模块，具体包括：

第一时间点所在时间序列的序号确定单元，用于确定所述第一时间点所在时间序列的序号i⁰max；

第一序号选取单元，用于在所述序号i⁰max前选取i⁰个序号，表示向下取整；

第二序号选取单元，用于在所述序号i⁰max后选取i¹个序号，

第二时间段生成单元，用于将确定为负载开关事件发生的第二时间段。

可选的，负载开关事件发生时刻生成模块，具体包括：

第三最小信息准则计算单元，用于对的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，aic^*(i^*)为序号为i^*的最小信息准则值，为的方差，为序号为i^*对应的有功功率与序号为i^*-1对应的有功功率的差值，为的方差，

第四最小信息准则计算单元，用于对采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，为的方差，δp0＝0。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种基于最小信息准则的负载开关事件检测方法及系统，通过采用最小信息准则进行计算，可以在很大的程度上消除噪声的影响，能够有效地对抗噪声，并且通过两次缩小确定负载开关事件发生的时间段，提高了负载开关事件检测的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中基于最小信息准则的负载开关事件检测方法流程图；

图2为本发明实施例二中基于最小信息准则的负载开关事件检测系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种能够有效消除噪声影响的基于最小信息准则的负载开关事件检测方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

图1为本发明实施例中基于最小信息准则的负载开关事件检测方法流程图，如图1所示，基于最小信息准则的负载开关事件检测方法，包括：

步骤101：获取标记的负载开关事件发生时刻，在该时刻前后各选取相同个数的多个时刻，按照时间的先后顺序建立开关事件检测时间序列。

其中，标记的负载开关事件发生时刻采用现有技术的开关事件检测方法得到，现有现有技术的开关事件检测方法为：

步骤1：计算相邻两个有功功率数据之差的绝对值，判断绝对值是否大于或等于30w，若是执行步骤3，否则执行步骤2。

步骤2：读取下一时刻的有功功率数据后，继续执行步骤1。

步骤3：将发生事件的持续时间t增加1秒，并继续执行步骤4，初始值t＝0。

步骤4：读取下一时刻的有功功率数据，计算δpt+1＝pt+1-pt，并判断δpt+1绝对值是否大于或等于30w，若是则执行步骤5，否则返回执行步骤6。

步骤5：读取下一时刻的有功功率数据，转入执行步骤3。

步骤6：依据发生事件的持续时间t可获得事件的结束时刻t+t，并计算事件发生前后有功功率的改变值δpt+t＝pt+t-pt，如果δpt+t绝对值大于或等于50w，则执行步骤7，否则确定其为异常情况，返回执行步骤2。

步骤7：输出结果：依据δpt+t的正负情况，可确定该发生事件是上升沿事件还是下降沿事件。如果δpt+t为正，表明有功功率增加，确定为上升沿事件，通常是用电器投入运行或状态改变导致的；否则有功功率减少，确定为下降沿事件，通常是由用电器退出运行或状态发生变化导致的。t时刻是发生事件的起始时刻，t+t时刻则是事件的结束时刻。

步骤102：获取所述时间序列内各个时刻的有功功率，计算相邻两个时刻的有功功率差值。

步骤103：根据所述有功功率差值确定负载开关事件发生的第一时间段。

比较所述有功功率差值的大小，得到有功功率差值最大值；

确定所述有功功率差值最大值对应的负载开关事件发生时刻在所述开关事件检测时间序列中的序号imax，则所述第一时间段为[0,imax]。

步骤104：对所述第一时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体包括：

对[0,imax-1]的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(i)＝ilog[var{δp(0:i)}]+(n-i-1)log[var{δp(i+1:imax)}]

其中，i为按照时间的先后顺序排列后第i时刻所在时间序列的序号，aic(i)为序号为i的最小信息准则值，var{δp(0:i)}为{δp0,δp1,…,δpi}的方差，δpi为序号为i对应的有功功率与序号为i-1对应的有功功率的差值，n为所述时间序列内有功功率的总个数，var{δp(i+1:imax)}为的方差，δp0＝0，aic(0)＝0，aic(imax-1)＝0。

对imax采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(imax)＝imaxlog[var{δp(0:imax)}]

其中，var{δp(0:imax)}为{δp0,δp1,…,δpmax}的方差。

比较最小信息准则值得到第一时间段的最小信息准则最大值，确定所述第一时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第一时间点。

步骤105：在所述第一时间点前后各选取多个时刻，确定负载开关事件发生的第二时间段。

确定所述第一时间点所在时间序列的序号i⁰max；

在所述序号i⁰max前选取i⁰个序号，表示向下取整；

在所述序号i⁰max后选取i¹个序号，

为负载开关事件发生的第二时间段。

步骤106：对所述第二时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体包括：

对的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，aic^*(i^*)为序号为i^*的最小信息准则值，为的方差，为序号为i^*对应的有功功率与序号为i^*-1对应的有功功率的差值，为的方差，

对采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，为的方差，δp0＝0。

比较最小信息准则值得到第二时间段的最小信息准则最大值，确定所述第二时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第二时间点；所述第二时间点即为负载开关事件发生的时刻。

实施例二：

图2为本发明实施例中基于最小信息准则的负载开关事件检测方法系统结构图，如图2所示，基于最小信息准则的负载开关事件检测系统，包括：

开关事件检测时间序列生成模块201，用于获取标记的负载开关事件发生时刻，在所述时刻前后各选取相同个数的多个时刻，按照时间的先后顺序建立开关事件检测时间序列。

有功功率差值计算模块202，用于获取所述时间序列内各个时刻的有功功率，计算相邻两个时刻的有功功率差值。

第一时间段生成模块203，用于根据所述有功功率差值确定负载开关事件发生的第一时间段，具体包括：

有功功率差值比较单元，用于比较所述有功功率差值的大小，得到有功功率差值最大值；

第一时间段生成单元，用于确定所述有功功率差值最大值对应的负载开关事件发生时刻在所述开关事件检测时间序列中的序号imax，则所述第一时间段为[0,imax]。

第一时间点生成模块204，用于对所述第一时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，比较最小信息准则值得到第一时间段的最小信息准则最大值，确定所述第一时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第一时间点。

第一时间点生成模块204，具体包括：

第一最小信息准则计算单元，用于对[0,imax-1]的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(i)＝ilog[var{δp(0:i)}]+(n-i-1)log[var{δp(i+1:imax)}]

其中，i为按照时间的先后顺序排列后第i时刻所在时间序列的序号，aic(i)为序号为i的最小信息准则值，var{δp(0:i)}为{δp0,δp1,…,δpi}的方差，δpi为序号为i对应的有功功率与序号为i-1对应的有功功率的差值，n为所述时间序列内有功功率的总个数，var{δp(i+1:imax)}为的方差，δp0＝0，aic(0)＝0，aic(imax-1)＝0；

第二最小信息准则计算单元，用于对imax采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

aic(imax)＝imaxlog[var{δp(0:imax)}]

其中，var{δp(0:imax)}为{δp0,δp1,…,δpmax}的方差。

第二时间段生成模块205，用于在所述第一时间点前后各选取多个时刻，确定负载开关事件发生的第二时间段，具体包括：

第一时间点所在时间序列的序号确定单元，用于确定所述第一时间点所在时间序列的序号i⁰max；

第一序号选取单元，用于在所述序号i⁰max前选取i⁰个序号，表示向下取整；

第二序号选取单元，用于在所述序号i⁰max后选取i¹个序号，

第二时间段生成单元，用于将确定为负载开关事件发生的第二时间段。

负载开关事件发生时刻生成模块206，用于对所述第二时间段内的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，比较最小信息准则值得到第二时间段的最小信息准则最大值，确定所述第二时间段的最小信息准则最大值对应的时间点为第二时间点；所述第二时间点即为负载开关事件发生的时刻。

负载开关事件发生时刻生成模块206，具体包括：

第三最小信息准则计算单元，用于对的各个功率差值采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，aic^*(i^*)为序号为i^*的最小信息准则值，为的方差，为序号为i^*对应的有功功率与序号为i^*-1对应的有功功率的差值，为的方差，

第四最小信息准则计算单元，用于对采用最小信息准则进行计算，具体公式为：

其中，为的方差，δp0＝0。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。