面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置

本技术属于源网荷储互动的虚拟电厂运营领域，具体涉及面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置。

背景技术：

1、随着近年来我国全社会用电需求的大规模增长，造成电力资源供给需求链失衡。“负荷类”虚拟电厂建设作为国家电网公司的重点工作之一，对需求侧电力资源进行合理调配，实现高效负荷调控，缓解供需矛盾。建立非侵入式的负荷识别装置是负荷管理调控的基础。

2、由于在实际用电环境中居民、工业以及商业用户的负荷用电特性差异较大，且负荷种类繁多，特征复杂。因此需要考虑不同用电环境下负荷的操作以及运行特点，从多个角度分析负荷特性，分别构建面向居民、工业以及商业用户的高辨识度负荷特征库。

3、传统的负荷检测识别技术采用侵入式方法，为各类情境下的电力设备安装了信息采集装备，但是该硬件成本高，安装、维修和管理带来的不便使得该侵入式方法无法得到广泛推广。

4、非侵入式负荷识别装置仅需要通过在用户电力入口处安装监测设备，通过采集电气信息并进行数据分析便可识别负荷，操作、维护简单，因此得到了广泛的研究与推广。为了提高负荷识别的准确性，非侵入式负荷识别装置在硬件结构上进行了创新，如采用自适应滤波器和模数转换器滤波电路，以提升数据提取的准确性；同时，采用分析时域和频域分析的专用处理器，实现对负荷电流波形的高效提取，提高了识别精度。这些创新解决了传统非侵入式负荷识别装置在单一测量点获取总负荷用电信息时的准确性挑战。

技术实现思路

1、本实用新型所为了解决背景技术中存在的技术问题，目的在于提供了面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，通过对不同用电环境下负荷波形数据特征的分离提取，经过相应的负荷特征库的识别模型，实现对面向居民、工业以及商业用户端不同负荷的有效辨识。

2、为了解决技术问题，本实用新型的技术方案是：

3、一种面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，所述装置包括：数据传感模块、高频数据采集模块、负荷投切事件判断模块、负荷电流波形提取模块、微处理器模块和数据传输模块；

4、所述数据传感模块的输入端接入用户电力入口的计量表，所述数据传感模块的输出端将用户的原始用电信息传输到识别装置内部的高频数据采集模块输入端，所述高频数据采集模块的输出端连接负荷投切事件判断模块的输入端，所述负荷投切事件判断模块的输出端连接负荷电流波形提取模块的输入端，所述负荷电流波形提取模块的输出端连接微处理器模块的输入端，所述微处理器模块的输出端连接数据传输模块。

5、进一步，所述装置还包括：远程数据中心；所述数据传输模块无线连接所述远程数据中心。

6、所述远程数据中心中内置有负荷辨识模块，用于对数据传输模块发送的处理后的负荷电流波形提取模块的数据进行处理。

7、进一步，所述微处理器交互与所述数据传感模块、高频数据采集模块、负荷投切事件判断模块、负荷电流波形提取模块、数据传输模块和远程数据中心。

8、所述微处理器模块负责处理来自负荷电流波形提取模块的数据，并将处理后的数据通过数据传输模块发送至远程数据中心，所述微处理器模块与数据传感模块、高频数据采集模块、负荷投切事件判断模块、负荷电流波形提取模块、数据传输模块和远程数据中心的连接目的在于实现各模块之间的数据交互和控制，以便于整个非侵入式负荷识别装置的协同工作。

9、进一步，所述高频数据采集模块包括：信号输入接口、信号预处理单元、自适应滤波器、模数转换器、数据处理单元、电源管理模块和控制单元；

10、所述信号输入接口连接数据传感模块的输出端，所述信号输入接口信号连接信号预处理单元，所述信号预处理单元信号连接自适应滤波器，所述自适应滤波器信号连接模数转换器，所述模数转换器信号连接数据处理单元，所述数据处理单元信号连接负荷投切事件判断模块；

11、其中，所述电源管理模块供电于所述信号输入接口、信号预处理单元、自适应滤波器、模数转换器、数据处理单元和控制单元；

12、所述控制单元交互于所述信号输入接口、信号预处理单元、自适应滤波器、模数转换器和数据处理单元。

13、进一步，所述数据传感模块的电压传感器和电流传感器接入用户电力入口的计量电表处。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

14、本实用新型采用的非侵入式负荷识别装置，在硬件结构上的创新包括：高度集成的一体化设计，简化安装和维护过程；分层电路板布局，减小信号干扰；自适应滤波器和模数转换器滤波电路，提高信号处理的准确性；高集成度的时域和频域分析的专用处理器，减小设备尺寸和重量；

15、本实用新型采用的非侵入式负荷识别装置是一种适用于居民、工业和商业电力设备的非侵入式负荷识别解决方案，具备高性能、高精度和易于维护的优点。通过使用这种设备，可以实现对不同类型用户的负荷识别和管理，提高电力资源的合理调配。

技术特征：

1.一种面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，其特征在于，所述装置包括：数据传感模块、高频数据采集模块、负荷投切事件判断模块、负荷电流波形提取模块、微处理器模块和数据传输模块；

2.根据权利要求1所述的一种面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，其特征在于，所述装置还包括：远程数据中心；所述数据传输模块无线连接所述远程数据中心。

3.根据权利要求1所述的一种面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，其特征在于，所述微处理器交互与所述数据传感模块、高频数据采集模块、负荷投切事件判断模块、负荷电流波形提取模块、数据传输模块和远程数据中心。

4.根据权利要求1所述的一种面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，其特征在于，所述高频数据采集模块包括：信号输入接口、信号预处理单元、自适应滤波器、模数转换器、数据处理单元、电源管理模块和控制单元；

5.根据权利要求1所述的一种面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，其特征在于，所述数据传感模块的电压传感器和电流传感器接入用户电力入口的计量电表处。

技术总结
本技术公开了面向居民、工业、商业电力设备的非侵入式负荷识别装置，基于源网荷储互动的虚拟电厂运营模式，该装置包括用于在居民、工业以及商业等用户端电力入口的计量电表处进行多维度电力数据采集的数据传感模块和高频数据采集模块；用于检测混合电流周期有效值突变以确定负荷投切事件的负荷投切事件判断模块；用于计算事件投切前后稳态周期信号之差，从而对投切负荷独立运行时的稳态周期电流波形进行分解的独立负荷电流波形提取模块；用于将分解的投切负荷波形数据通过WIFI等方式传输至数据中心的数据传输模块；以及用于将上传的投切负荷波形与数据中心内的负荷特征库的波形进行寻优匹配的负荷辨识模块。

技术研发人员：段敬,顾玮,霍美如,张建亮,薛泓林,马军伟,高英豪,安毅,朱春山,杨成鹏,王迪,武昕,吴家玮
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：20230519
技术公布日：2024/3/4