CN109596918B - 一种破壁机非侵入辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破壁机非侵入辨识方法，包括以下步骤：步骤1：用电压和电流传感器采集用户总进线处的电压和电流信号，形成电压和电流的采样序列u、i；步骤2：扫描电压信号u和电流信号i，计算稳态平均功率增量ΔP及突变所需的时间Δt₁；步骤3：计算突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差ΔI₁及该段突变所需的时间Δt₂；步骤4：计算突变前后三次谐波电流之差ΔI₂及突变所需时间Δt₃；步骤5：计算稳态平均功率增量与突变时间之比k。本发明可以准确有效快速地辨识破壁机，具有简单、经济、易于推广应用等优点。

Description

一种破壁机非侵入辨识方法

技术领域

本发明属于电力研究领域，具体为一种破壁机非侵入辨识方法。

背景技术

居民负荷作为电力负荷重要组成部分，其电能的消耗比重在逐渐增大，因此，建立可实现居民家庭用电可视化的智能用电***成为一种迫切的需求，它有助于用户了解自身不同时段各电器设备电能的消耗情况，制定合理的节能计划，有针对性的选购节能设备，检验节能效果，从而降低能源消耗，减少电费开支。用电可视化也被认为是平抑高峰用电的有效手段之一，可促使用户选择夜间等低谷电价时段用电，达到削峰填谷的目标，可有效提高电力投资效益。

现有的研究、文献已对破壁机负荷的模型和运行特性进行了研究，但尚无文献提出一种准确、有效、快速辨识破壁机类负荷的判据，根据破壁机的实时平均功率以及三次谐波电流的时域规律，判断是否为破壁机启动的方法。辨识破壁机的运行状态，能为计算破壁机的消耗功率提供依据，有利于用户了解自身的电能消耗构成，最大程度的降低电能消耗。有助于电力公司精确了解用户电力负荷构成，为需求侧管理、负荷预测、***规划提供更准确的基础数据。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术中存在的问题与不足，提供一种破壁机非侵入辨识方法。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种破壁机非侵入辨识方法，包括以下步骤：

步骤1：用电压传感器采集用户总进线处的电压信号，形成电压采样序列u，用电流传感器采集用户总进线处的电流信号，形成电流采样序列i；

步骤2：扫描电压采样序列u和电流采样序列i，计算稳态平均功率增量ΔP及突变所需的时间Δt₁；若稳态平均功率增量ΔP在范围300-500W之间且Δt₁在范围3.5-5S之间，则继续步骤3；否则，破壁机不启动；

步骤3：计算突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差ΔI₁和突变所需的时间Δt₂；若1.5<ΔI₁<2.4且1<Δt₂<2，则继续步骤4，否则，破壁机不启动；

步骤4：计算突变前后三次谐波电流之差ΔI₂及突变所需时间Δt₃；若0<ΔI₂<0.8且3.5<Δt₃<5，则继续步骤5，否则，破壁机不启动；

步骤5：计算稳态平均功率增量与突变时间之比k；若100<k<130，则破壁机启动；否则，破壁机不启动。

更进一步的，步骤1所述电压采样序列u和电流采样序列i的采样频率均为500Hz～2kH。

更进一步的，步骤3所述计算突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差ΔI₁和突变所需的时间Δt₂具体为：根据三次谐波电流序列I，找出突变后最大三次谐波电流I₂与突变前稳态三次谐波电流I₁的差值；计算突变后最大三次谐波电流所对应时间t₄与突变前稳态三次谐波电流所对应时间t₃的差值；根据公式：

ΔI₁＝I₂-I₁

Δt₂＝t₄-t₃

若1.5<ΔI₁<2.4且1<Δt₂<2，则继续步骤4，否则，破壁机不启动。

更进一步的，步骤4所述计算突变前后三次谐波电流之差ΔI₂及突变所需时间Δt₃具体为：根据三次谐波电流序列I，计算突变前后稳态三次谐波电流I₁和突变前后稳态三次谐波电流I₃的差值；计算突变前后稳态三次谐波电流所对应时间t₃和突变前后稳态三次谐波电流所对应时间t₅的差值；根据公式

ΔI₂＝I₃-I₁

Δt₃＝t₅-t₃

若0<ΔI₂<0.8且3.5<Δt₃<5，则继续步骤5，否则，破壁机不启动。

更进一步的更进一步的，步骤5所述计算稳态平均功率增量与突变时间之比k具体为：扫描有功功率序列P，根据公式：

ΔP＝P₂-P₁

ΔT＝T₂-T₁

上式中，P₂为突变后的稳态功率，P₁为突变前的稳态功率，T₁、T₂依次为突变前、后所对应的时间；

分析提取出突变前后稳态平均功率增量ΔP和突变前后所需时间ΔT，计算稳态平均功率增量与突变时间之比k：

若100<k<130，则破壁机启动；否则，破壁机不启动。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：

本发明可以准确有效快速地辨识破壁机，具有简单、经济、易于推广应用等优点。辨识结果有助于用户了破壁机电器的启动运行特性以及能耗情况，可应用于电网公司对破壁机电器的需求侧管理工作。

附图说明

图1是本发明的总体流程图；

图2是本发明破壁机运行时的实时平均功率图；

图3是本发明破壁机运行时的实时三次谐波图。

具体实施方式

为了使相关人员更了解本发明的技术内容，现将具体实施例与所附图式结合，说明如下。

如图1所示，本发明一种破壁机非侵入辨识方法包括以下步骤：

步骤一：用电压和电流传感器采集用户总进线处的电压和电流信号，形成电压和电流的采样序列u、i。其中u、i为经过滤波、去噪等预处理后的电压信号的采样序列，本文中采样频率选定位1kHz。

步骤二：扫描电压信号u和电流信号i，计算稳态平均功率增量ΔP及突变所需的时间Δt₁。

由图2可知：当苏泊尔破壁机独立运行时，启动前稳态平均功率P₁＝37.9A，对应的时间为t₁＝1.4S，电器启动运行后稳态平均功率P₂＝488.8A，对应的时间为t₂＝5.1S，可以计算出苏泊尔破壁机启动运行后的稳态平均功率增量ΔP＝P₂-P₁＝488.8-37.9＝450.9W且突变时间Δt₁＝t₂-t₁＝5.1-1.4＝3.7S。均满足判据中的启动前稳态平均功率范围300-500W和突变所需的时间3.5-5S。

步骤三：计算突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差ΔI₁及该段突变所需的时间Δt₂。

由图3可知：根据三次谐波电流序列I，突变前稳态三次谐波电流I₁＝0.006A，其对应的时间t₃＝1.4S，突变后最大三次谐波电流I₂＝1.6A,其对应的时间t₄＝2.8S，可计算出突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差：

ΔI₁＝I₂-I₁＝1.6-0.006＝1.594A且突变时间Δt₂＝t₄-t₃＝2.8-1.4＝1.4S。均满足判据中的突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差的范围1.5-2.4A和突变所需的时间1-2S。

步骤四：计算突变前后稳态三次谐波电流之差ΔI₂及突变所需时间Δt₃。

由图3可知：突变前稳态三次谐波电流I₁＝0.006A，其对应的时间t₃＝1.4S，突变后稳态三次谐波电流I₃＝0.7A,其对应的时间t₅＝5.2S，可计算出突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差ΔI₂＝I₃-I₁＝0.7-0.006＝0.694A且突变时间Δt₃＝t₅-t₃＝5.2-1.4＝3.8S。均满足判据中的突变前后稳态三次谐波电流之差的范围0-0.8A和突变所需的时间3.5-5S。

步骤五：计算稳态平均功率增量与突变时间之比k(有功功率比例系数)。

扫描有功功率序列P，分析提取出突变前后稳态平均功率增量ΔP和突变前后所需时间ΔT，计算功率比例系数

计算公式如下：

ΔP＝P₂-P₁ (1)

ΔT＝T₂-T₁ (2)

式(1)和(2)中，P₂为突变后的稳态功率，P₁为突变前的稳态功率，T₁，T₂为突变前后所对应的时间。

由图2可知：破壁机启动前稳态平均功率P₁＝37.9A，对应的时间为T₁＝1.4S，电器启动运行后稳态平均功率P₂＝488.8A，对应的时间为T₂＝5.1S，根据公式(1)和(2)可以计算突变前后稳态平均功率增量ΔP和突变前后所需时间ΔT如下：

突变前后稳态平均功率增量：ΔP＝488.8-37.9＝450.9W；

突变前后所需时间：ΔT＝5.1-1.4＝3.7A；

启动突变有功功率比例系数：k＝ΔP/ΔT＝450.9/3.7＝121.9，在范围100～130之间。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种破壁机非侵入辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：用电压传感器采集用户总进线处的电压信号，形成电压采样序列u，用电流传感器采集用户总进线处的电流信号，形成电流采样序列i；

步骤2：扫描电压采样序列u和电流采样序列i，计算稳态平均功率增量ΔP及突变所需的时间Δt1；若稳态平均功率增量ΔP在范围300-500W之间且Δt1在范围3.5-5S之间，则继续步骤3；否则，破壁机不启动；

步骤3：计算突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差ΔI1和突变所需的时间Δt2；若1.5<ΔI1<2.4且1<Δt2<2，则继续步骤4，否则，破壁机不启动；

步骤4：计算突变前后三次谐波电流之差ΔI2及突变所需时间Δt3；若0<ΔI2<0.8且3.5<Δt3<5，则继续步骤5，否则，破壁机不启动；

步骤5：计算稳态平均功率增量与突变时间之比k；若100<k<130，则破壁机启动；否则，破壁机不启动。

2.根据权利要求1所述的一种破壁机非侵入辨识方法，其特征在于，步骤1所述电压采样序列u和电流采样序列i的采样频率均为500Hz～2000Hz。

3.根据权利要求1所述的一种破壁机非侵入辨识方法，其特征在于，步骤3所述计算突变后最大三次谐波电流与突变前稳态三次谐波电流之差ΔI1和突变所需的时间Δt2具体为：根据三次谐波电流序列I，找出突变后最大三次谐波电流I2与突变前稳态三次谐波电流I1的差值；计算突变后最大三次谐波电流所对应时间t4与突变前稳态三次谐波电流所对应时间t3的差值；根据公式：

ΔI1＝I2-I1，

Δt2＝t4-t3，

若1.5<ΔI1<2.4且1<Δt2<2，则继续步骤4，否则，破壁机不启动。

4.根据权利要求1所述的一种破壁机非侵入辨识方法，其特征在于，步骤4所述计算突变前后三次谐波电流之差ΔI2及突变所需时间Δt3具体为：根据三次谐波电流序列I，计算突变前稳态三次谐波电流I1和突变后稳态三次谐波电流I3的差值；计算突变前稳态三次谐波电流所对应时间t3和突变后稳态三次谐波电流所对应时间t5的差值；根据公式：

ΔI2＝I3-I1，

Δt3＝t5-t3，

若0<ΔI2<0.8且3.5<Δt3<5，则继续步骤5，否则，破壁机不启动。

5.根据权利要求1所述的一种破壁机非侵入辨识方法，其特征在于，步骤5所述计算稳态平均功率增量与突变时间之比k具体为：扫描有功功率序列P，根据公式：

ΔP＝P2-P1

ΔT＝T2-T1

上式中，P2为突变后的稳态功率，P1为突变前的稳态功率，T1、T2依次为突变前、后所对应的时间；

分析提取出突变前后稳态平均功率增量ΔP和突变前后所需时间ΔT，计算稳态平均功率增量与突变时间之比k：

若100<k<130，则破壁机启动；否则，破壁机不启动。

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