CN115580011A - 一种非侵入式亮化负荷监测方法及装置 - Google Patents

一种非侵入式亮化负荷监测方法及装置 Download PDF

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CN115580011A CN202211157730.3A CN202211157730A CN115580011A CN 115580011 A CN115580011 A CN 115580011A CN 202211157730 A CN202211157730 A CN 202211157730A CN 115580011 A CN115580011 A CN 115580011A
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Abstract

本申请公开了一种非侵入式亮化负荷监测方法及装置，方法包括：建立负荷特征库、满负荷状况下线路测试、正常工作状况下的负荷识别、负荷跟踪和管理，正常工作状况下的负荷识别又包括采样计算、静态负荷识别和动态负荷识别三个阶段；本申请通过建立Pn、Qn、In、cosΦn为特征量的负荷特征数据库，并根据多种负荷组合拓展数据库，方便负荷投入或者切除过程中的数据对比和查询，可快速识别负荷；采用静态负荷识别和动态负荷识别相结合的方式避免了识别过程中误差，同时充分考虑线路阻抗损耗的影响，提高了负荷识别和监测精度。

Description

一种非侵入式亮化负荷监测方法及装置
技术领域
本申请涉及亮化负荷监控技术领域，具体涉及一种非侵入式亮化负荷监测方法及装置。
背景技术
请参阅图1，现有的智慧亮化开关，主要以继电器开关为主，继电器开关主要是通过对总回路的控制来实现对LED灯的控制，并且继电器开关还具备对总回路电压电流功率等的监控功能。具体的，继电器开关主要用于控制总回路的分合，此外还可以对总回路的电气量进行测量和计量(例如：电压、电流、功率、功率因素、有功电度和无功电度等)。
虽然通过继电器开关能够实现对总负荷线路的控制和电气量的测量，但是这种方法无法实现对末端分支负荷线路的精细化测量和管理。请参阅图2，在用户***中，为了能够达到对用户用电设备的电参量(例如：压、电流和功率等)的精细化管理，通常的做法是在用户侧的每个分支回路中增加电测量或者电控制设备的方法来达到目的。
尽管通过在用户侧的每个分支回路中增加电测量或者电控制设备的方法实现了用户侧多负荷的精细化测量，但是这种方法需要在用户负荷侧安装众多用于感应测量和数据传输的装置来对用户的所有电器设备进行在线监测，其需要高昂的经济投入和复杂的管理维护，而且这种“侵入式”的监测***会在安装时带来短暂停电，会对用户的生产生活造成干扰，降低了用户对智能用电的服务满意度。
请参阅图3，非侵入式负荷监测(Non-intrusive Load Monitoring，NILM)技术通过对用户总负荷数据的分解与识别，可以获得精细化的用户内部负荷类别与使用状态数据，是解决用电负荷监测难题的有效途径。
请参阅图4，现有的非侵入式负荷监测主要是通过功率或者电流变化特征来检测负荷特征，从而识别负荷并监测负荷运行状况，但是这种方法主要用于家居用电设备(家居配电线路短，阻抗小)中，并且没有充分考虑线路阻抗带来的功率损耗和电流损耗，因此其监测精度不高。
发明内容
为此，本申请提供一种非侵入式亮化负荷监测方法及装置，以解决现有技术存在的没有充分考虑线路阻抗带来的功率损耗和电流损耗，导致监测精度不高的问题。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
第一方面，一种非侵入式亮化负荷监测方法，包括：
对亮化***中的各类灯具进行编码，并取各类灯具的有功功率、无功功率、负荷电流和功率因素作为基本特征量；
根据各类灯具的编码和所述基本特征量建立负荷特征库；
计算正常工作状态下t时刻总负荷线路的有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ；
查询所述负荷特征库，根据实测数据得出有功功率、无功功率和电流平衡式；
所述有功功率为：
p[t]＝p0[t]+k1*P1+k2*P2+k3*P3+…+kn*Pn
所述电流平衡式为：
i[t]*cosΦ[t]＝k1*I1*cosΦ1+k2*I2*cosΦ2+k3*I3*cosΦ3+…+kn*In*cosΦn
所述无功功率为：
q[t]＝k1*Q1+k2*Q2+k3*Q3+…+kn*Qn
其中，p0[t]＝Z*i[t]*i[t]，p0[t]为t时刻亮化***线路损耗功率，Z为正相关系数，自然数[k1，k2，k3，…，kn]为t时刻投入各种子负荷个数；
根据p0[t]和p[t]计算出负荷的有功功率P，得到负荷组合后的实测特征量P、i[t]、q[t]、cosΦ[t]；
将所述实测特征量与所述负荷特征库的值进行比对，得到t时刻的负荷组成；
以周期T为间隔，计算总负荷线路的实时有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ并取实时有功功率p作为观测值；
计算所述观测值与前一时刻的实时有功功率的变化值；
判断所述变化值与功率变化因子的大小；
若所述变化值＜所述功率变化因子，则无负荷投入；
若所述变化值≥所述功率变化因子，则有新负荷投入；
当有新负荷投入时，则与负荷投入前时刻的记录值作差值，将所述差值和所述负荷特征库数据进行匹配，得到投入负荷的组合及数量；
根据投入负荷的组合及数量建立负荷类别并跟踪负荷的实时运行状态。
进一步的，所述负荷特征库包括数据拓展库，所述数据拓展库是对不同负荷组合运行后得到的。
进一步的，所述正相关系数Z是在满负荷状况下计算得到的。
进一步的，在同一个亮化***中正相关系数Z的相同。
进一步的，所述负荷特征库的特征矩阵按第一表达式来存储；
所述第一表达式为：
ID1、P1、Q1、I1、cosΦ1
ID2、P2、Q2、I2、cosΦ2
ID3、P3、Q2、I2、cosΦ3
……
IDn、Pn、Qn、In、cosΦn
其中，ID代表各类灯具，P为灯具的有功功率，Q为灯具的无功功率，I为灯具的电流有效值，cosΦ为灯具的功率因素，n为灯具编号。
进一步的，所述跟踪负荷的实时运行状态包括计算负荷投入时间、数量和消费电量信息。
进一步的，所述各类灯具包括道路灯、景观灯、地埋灯、草坪灯、墙头灯、射灯、投光灯和洗头墙灯。
第二方面，一种非侵入式亮化负荷监测装置，包括：
基本特征量建立模块，用于对亮化***中的各类灯具进行编码，并取各类灯具的有功功率、无功功率、负荷电流和功率因素作为基本特征量；
负荷特征库建立模块，用于根据各类灯具的编码和所述基本特征量建立负荷特征库；
计算模块，用于计算正常工作状态下t时刻总负荷线路的有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ；
以及查询所述负荷特征库，根据实测数据得出有功功率、无功功率和电流平衡式；
所述有功功率为：
p[t]＝p0[t]+k1*P1+k2*P2+k3*P3+…+kn*Pn
所述电流平衡式为：
i[t]*cosΦ[t]＝k1*I1*cosΦ1+k2*I2*cosΦ2+k3*I3*cosΦ3+…+kn*In*cosΦn
所述无功功率为：
q[t]＝k1*Q1+k2*Q2+k3*Q3+…+kn*Qn
其中，p0[t]＝Z*i[t]*i[t]，p0[t]为t时刻亮化***线路损耗功率，Z为正相关系数，自然数[k1，k2，k3，…，kn]为t时刻投入各种子负荷个数；
实测特征量计算模块，用于根据p0[t]和p[t]计算出负荷的有功功率P，得到负荷组合后的实测特征量P、i[t]、q[t]、cosΦ[t]；
比对模块，用于将所述实测特征量与所述负荷特征库的值进行比对，得到t时刻的负荷组成；
观测值确定模块，用于以周期T为间隔，计算总负荷线路的实时有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ并取实时有功功率p作为观测值；
变化值确定模块，用于计算所述观测值与前一时刻的实时有功功率的变化值；
判断模块，用于判断所述变化值与功率变化因子的大小；
若所述变化值＜所述功率变化因子，则无负荷投入；
若所述变化值≥所述功率变化因子，则有新负荷投入；
投入负荷计算模块，用于当有新负荷投入时，则与负荷投入前时刻的记录值作差值，将所述差值和所述负荷特征库数据进行匹配，得到投入负荷的组合及数量；
实时运行状态跟踪模块，用于根据投入负荷的组合及数量建立负荷类别并跟踪负荷的实时运行状态。
第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现非侵入式亮化负荷监测方法的步骤。
第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种非侵入式亮化负荷监测方法的步骤。
相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
本申请提供了一种非侵入式亮化负荷监测方法及装置，方法包括：建立负荷特征库、满负荷状况下线路测试、正常工作状况下的负荷识别、负荷跟踪和管理，正常工作状况下的负荷识别又包括采样计算、静态负荷识别和动态负荷识别三个阶段；本申请通过建立Pn、Qn、In、cosΦn为特征量的负荷特征数据库，并根据多种负荷组合拓展数据库，方便负荷投入或者切除过程中的数据对比和查询，可快速识别负荷；采用静态负荷识别和动态负荷识别相结合的方式避免了识别过程中误差，同时充分考虑线路阻抗损耗的影响，提高了负荷识别和监测精度。
附图说明
为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
图1为现有的智慧亮化开关原理图；
图2为现有的在用户侧增加电测量或者电控制设备的智慧亮化开关原理图；
图3为现有的非侵入式负荷监测技术原理图；
图4为现有的用于家居用电设备的非侵入式负荷监测技术原理图；
图5为实施例一提供的一种非侵入式亮化负荷监测方法；
图6为实施例五提供的一种智能亮化***。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。
在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。
实施例一
请参阅图5，本实施例一提供一种非侵入式亮化负荷监测方法，包括：
S1：建立负荷特征库；
具体的，智能亮化***的MCU单元强大的数据处理能力和存储单元的数据存储功能建立亮化灯的子负荷特征库。
户外亮化灯具主要包括道路灯、景观灯、地埋灯、草坪灯、墙头灯、射灯、投光灯、洗头墙灯等，为了方便计算，取各类灯具的有功功率、无功功率、负荷电流、功率因素作为其基本特征量，记为：(IDn、Pn、Qn、In、cosΦn)。
例如：当n＝1时，道路灯的特征值为(ID1、P1、Q1、I1、cosΦ1)，其中，ID1代表道路灯，P1代表道路灯的有功功率，Q1代表该道路灯无功功率、I1代表该负荷电流有效值，cosΦ1代表负荷功率因素。
通过对n的编码，及其对应的基本特征量建立数据矩阵并存储在存储单元中，可以将亮化***的照明负荷进行分类，方便MCU单元对负荷识别和精细化管理。其负荷特征库的特征矩阵按下面表达式来存储：
ID1、P1、Q1、I1、cosΦ1
ID2、P2、Q2、I2、cosΦ2
ID3、P3、Q2、I2、cosΦ3
……
IDn、Pn、Qn、In、cosΦn (1)
建立特征矩阵后，利用MCU单元强大的数据运算能力，对特征库中不同负荷组合运行，建立数据拓展库。
例如ID1负荷和ID2负荷组合运行情况下的特征量[P12、Q12、I12、cosΦ12]，ID1负荷、ID2负荷和ID3负荷组合运行特征量[P123、Q123、I123、cosΦ123]等，各种组合中，又可以通过不同数量子负荷进行细分，如2个ID1负荷和ID2负荷组合运行特征量[P12、Q12、I12、cosΦ12]21等
S2：满负荷状况下线路测试；
将亮化***所有负荷开关全部打开，投入所有负荷，通过MCU单元对交流输入模块小信号采样计算出总负荷线路的有功功率p、负荷电流i、无功功率q、功率因素cosΦ，记为(p[t]，i[t]，q[t]，cosΦ[t])，对存储单元特征库进行查询，利用实测数据和投入负荷特征值得出有功功率、无功功率和电流平衡式：
p[t]＝p0[t]+T1*P1+T2*P2+T3*P3+…+Tn*Pn (2)
i[t]*cosΦ[t]＝T1*I1*cosΦ1+T2*I2*cosΦ2+T3*I3*cosΦ3+…+Tn*In*cosΦn
(3)
q[t]＝T1*Q1+T2*Q2+T3*Q3+…+Tn*Qn (4)
上述式子中p0[t]代表此时刻***线路损耗功率，自然数[T1，T2，T3，…，Tn]代表线路各种子负荷的总数，其数值根据实际项目各异，可作为参数存储在存储单元中；由于所有线路负荷都投入，因此通过MCU单元对(p[t]，i[t]，q[t]，cosΦ[t])的计算值及其已知的[T1，T2，T3，…，Tn]和(1)式中的负荷特征量，利用(2)、(3)、(4)式可以计算出p0[t]的值，此外，根据电路特性，p0[t]与负荷电流实时值i[t]的平方呈正相关，即：
p0[t]＝Z*i[t]*i[t] (5)
其中，Z是正相关系数，其大小跟***配电线路材质、长度等相关，同一个亮化***中可以认为Z的值不变。根据MCU单元计算出的p0[t]和i[t]值可以进一步计算出Z的数值。
S3：正常工作状况下的负荷识别；
正常工作状况下的负荷识别，分三个阶段进行，具体的：
S31：采样计算阶段
某时刻t1正常工作时，计算出总负荷线路的有功功率p、负荷电流i、无功功率q、功率因素cosΦ，记为(p[t1]，i[t1]，q[t1]，cosΦ[t1])，并且通过对存储单元特征库进行查询，利用实测数据得出有功功率、无功功率和电流平衡式如下：
p[t1]＝p0[t1]+k1*P1+k2*P2+k3*P3+…+kn*Pn (6)
i[t1]*cosΦ[t1]＝k1*I1*cosΦ1+k2*I2*cosΦ2+k3*I3*cosΦ3+kn*In*cosΦn
(7)
q[t1]＝k1*Q1+k2*Q2+k3*Q3+…+kn*Qn (8)
上述式子中p0[t1]代表t1时刻***线路损耗功率，可以根据i[t1]，及其系数Z估算得出；自然数[k1，k2，k3，…，kn]代表t1时刻投入各种子负荷个数，是未知的，满足[k1<＝T1，k2<＝T2，k3<＝T3，…，kn<＝Tn]，(6)、(7)、(8)式表示在t1时刻MCU单元实测总线路有功功率、负荷电流、无功功率与投入子负荷特征有功功率、负荷电流、无功功率的平衡。
S32：静态负荷识别阶段
由于[k1，k2，k3，…，kn]未知，通过p0[t1]的估计值和p[t1]值，可以计算出负荷的有功功率P，以及负荷组合后的实测特征量P、i[t1]、q[t1]、cosΦ[t1]，通过查询方式与存储单元中负荷特征库的值进行对比，可以方便得出当前的负荷组成，从而初步得出[k1，k2，k3，…，kn]的值，但是由于可以满足(6)，(7)，(8)式的[k1，k2，k3，…，kn]值可能存在多解的情况，因此仍然需要做进一步分析。
通常情况下，当[k1，k2，k3，…，kn]出现多中组合解的情况时，假设此时有k1＝2，k2＝7，k3＝8，k4，…，kn＝0及其k1＝9，k2＝10，k3，…，kn＝0两种解(代表2个ID1类型负荷、7个ID2类型负荷、8个ID3类型负荷组合及9个ID1类型负荷、10个ID2类型负荷组合两种情况)，则MCU单元以周期T(T一般为一个工频交流信号周期)为间隔对总负荷线路的实时有功功率p、负荷电流i、无功功率q、功率因素cosΦ进行计算并取实时功率p作为观测值，如t2(t2＝t1+T)时刻，MCU单元计算得出总负荷线路有功功率、负荷电流、无功功率、功率因素为(p[t2]，i[t2]，q[t2]，cosΦ[t2])，观测p[t2]的变化值：
△p＝|p[t2]-p[t1]| (9)
设置功率变化因子PΩ(该参数可以根据实际项目情况修改)作为比较值，当△p>＝PΩ时，认为有新负荷投入，MCU单元记录(p[t2]，i[t2]，q[t2]，cosΦ[t2])，并存储，当△p<PΩ，认为无负荷投入。MCU单元继续以周期T进行采样并观测实时功率p的变化，循环进入采样计算阶段运行。
S33：动态负荷识别阶段
当MCU单元观测到有新负荷投入时，记为(p[t2]，i[t2]，q[t2]，cosΦ[t2])，并与负荷投入前时刻的记录值(p[t1]，i[t1]，q[t1])作差值，记录为(△p，△i，△q)
△p＝p[t2]-p[t1] (10)
△i＝i[t2]-i[t1] (11)
△q＝q[t2]-q[t1] (12)
其中(11)式电流差值代表向量差值，由于取变化差值作为负荷识别依据，一方面减少测量误差，另一方面降低负荷组成复杂度，通过对实测差值和特征库数据的匹配，很容查询出投入负荷的组合及其数量，假设通过比对后投入负荷为ID2＝5，ID3＝6，则代表投入了5个ID2类型负荷和6个ID3类型负荷。再通过静态负荷识别阶段计算两组解的回归分析，可以进一步确定实际解，比如：9个ID1类型负荷、10个ID2类型负荷组合情况下，再投入了5个ID2类型负荷和6个ID3类型负荷，此时由于ID2类型负荷在某项目中的上限是12个，因此与实际情况不符合，进一步锁定静态负荷识别阶段计算解为k1＝2，k2＝7，k3＝8，k4，…，kn＝0；若无法锁定，则MCU单元循环进入静态负荷识别阶段。
S4：负荷跟踪和管理；
一旦锁定负荷后，通过建立负荷类别来跟踪负荷的实时运行状态，包括计算负荷投入时间、数量、消费电量信息等都可以纳入精细化管理。
实施例二
本实施例提供一种非侵入式亮化负荷监测装置，包括：
基本特征量建立模块，用于对亮化***中的各类灯具进行编码，并取各类灯具的有功功率、无功功率、负荷电流和功率因素作为基本特征量；
负荷特征库建立模块，用于根据各类灯具的编码和所述基本特征量建立负荷特征库；
计算模块，用于计算正常工作状态下t时刻总负荷线路的有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ；
以及查询所述负荷特征库，根据实测数据得出有功功率、无功功率和电流平衡式；
所述有功功率为：
p[t]＝p0[t]+k1*P1+k2*P2+k3*P3+…+kn*Pn
所述电流平衡式为：
i[t]*cosΦ[t]＝k1*I1*cosΦ1+k2*I2*cosΦ2+k3*I3*cosΦ3+…+kn*In*cosΦn
所述无功功率为：
q[t]＝k1*Q1+k2*Q2+k3*Q3+…+kn*Qn
其中，p0[t]＝Z*i[t]*i[t]，p0[t]为t时刻亮化***线路损耗功率，Z为正相关系数，自然数[k1，k2，k3，…，kn]为t时刻投入各种子负荷个数；
实测特征量计算模块，用于根据p0[t]和p[t]计算出负荷的有功功率P，得到负荷组合后的实测特征量P、i[t]、q[t]、cosΦ[t]；
比对模块，用于将所述实测特征量与所述负荷特征库的值进行比对，得到t时刻的负荷组成；
观测值确定模块，用于以周期T为间隔，计算总负荷线路的实时有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ并取实时有功功率p作为观测值；
变化值确定模块，用于计算所述观测值与前一时刻的实时有功功率的变化值；
判断模块，用于判断所述变化值与功率变化因子的大小；
若所述变化值＜所述功率变化因子，则无负荷投入；
若所述变化值≥所述功率变化因子，则有新负荷投入，；
投入负荷计算模块，用于当有新负荷投入时，则与负荷投入前时刻的记录值作差值，将所述差值和所述负荷特征库数据进行匹配，得到投入负荷的组合及数量；
实时运行状态跟踪模块，用于根据投入负荷的组合及数量建立负荷类别并跟踪负荷的实时运行状态。
关于非侵入式亮化负荷监测装置的具体限定可以参见上文中对于非侵入式亮化负荷监测方法的限定，在此不再赘述。
实施例三
本实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现非侵入式亮化负荷监测方法的步骤。
实施例四
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种非侵入式亮化负荷监测方法的步骤。
实施例五
请参阅图6，本实施例提供了一种智能亮化***，包括MCU单元、电源单元、开入单元、存储单元、通讯单元、指示单元、继电器单元和交流输入单元；电源单元和交流输入单元的输入端与外界交流电电连接，电源单元的输出端与MCU单元和开入单元的输入端电连接，交流输入单元的输出端与MCU单元电连接，开入单元、指示单元、通讯单元和存储单元均与MCU单元电连接；交流输入单元用于将交流电转换为电流小信号和电压小信号；MCU单元根据电流小信号和电压小信号计算出交路信号的各个电气量。
关于智能亮化***的具体限定可以参见上文中对于非侵入式亮化负荷监测方法的限定，在此不再赘述。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种非侵入式亮化负荷监测方法，其特征在于，包括：
对亮化***中的各类灯具进行编码，并取各类灯具的有功功率、无功功率、负荷电流和功率因素作为基本特征量；
根据各类灯具的编码和所述基本特征量建立负荷特征库；
计算正常工作状态下t时刻总负荷线路的有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ；
查询所述负荷特征库，根据实测数据得出有功功率、无功功率和电流平衡式；
所述有功功率为：
p[t]＝p0[t]+k1*P1+k2*P2+k3*P3+…+kn*Pn
所述电流平衡式为：
i[t]*cosΦ[t]＝k1*I1*cosΦ1+k2*I2*cosΦ2+k3*I3*cosΦ3+…+kn*In*cosΦn
所述无功功率为：
q[t]＝k1*Q1+k2*Q2+k3*Q3+…+kn*Qn
其中，p0[t]＝Z*i[t]*i[t]，p0[t]为t时刻亮化***线路损耗功率，Z为正相关系数，自然数[k1，k2，k3，…，kn]为t时刻投入各种子负荷个数；
根据p0[t]和p[t]计算出负荷的有功功率P，得到负荷组合后的实测特征量P、i[t]、q[t]、cosΦ[t]；
将所述实测特征量与所述负荷特征库的值进行比对，得到t时刻的负荷组成；
以周期T为间隔，计算总负荷线路的实时有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ并取实时有功功率p作为观测值；
计算所述观测值与前一时刻的实时有功功率的变化值；
判断所述变化值与功率变化因子的大小；
若所述变化值＜所述功率变化因子，则无负荷投入；
若所述变化值≥所述功率变化因子，则有新负荷投入；
当有新负荷投入时，则与负荷投入前时刻的记录值作差值，将所述差值和所述负荷特征库数据进行匹配，得到投入负荷的组合及数量；
根据投入负荷的组合及数量建立负荷类别并跟踪负荷的实时运行状态。
2.根据权利要求1所述的非侵入式亮化负荷监测方法，其特征在于，所述负荷特征库包括数据拓展库，所述数据拓展库是对不同负荷组合运行后得到的。
3.根据权利要求1所述的非侵入式亮化负荷监测方法，其特征在于，所述正相关系数Z是在满负荷状况下计算得到的。
4.根据权利要求1所述的非侵入式亮化负荷监测方法，其特征在于，在同一个亮化***中正相关系数Z的相同。
5.根据权利要求1所述的非侵入式亮化负荷监测方法，其特征在于，所述负荷特征库的特征矩阵按第一表达式来存储；
所述第一表达式为：
ID1、P1、Q1、I1、cosΦ1
ID2、P2、Q2、I2、cosΦ2
ID3、P3、Q2、I2、cosΦ3
……
IDn、Pn、Qn、In、cosΦn
其中，ID代表各类灯具，P为灯具的有功功率，Q为灯具的无功功率，I为灯具的电流有效值，cosΦ为灯具的功率因素，n为灯具编号。
6.根据权利要求1所述的非侵入式亮化负荷监测方法，其特征在于，所述跟踪负荷的实时运行状态包括计算负荷投入时间、数量和消费电量信息。
7.根据权利要求1所述的非侵入式亮化负荷监测方法，其特征在于，所述各类灯具包括道路灯、景观灯、地埋灯、草坪灯、墙头灯、射灯、投光灯和洗头墙灯。
8.一种非侵入式亮化负荷监测装置，其特征在于，包括：
基本特征量建立模块，用于对亮化***中的各类灯具进行编码，并取各类灯具的有功功率、无功功率、负荷电流和功率因素作为基本特征量；
负荷特征库建立模块，用于根据各类灯具的编码和所述基本特征量建立负荷特征库；
计算模块，用于计算正常工作状态下t时刻总负荷线路的有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ；
以及查询所述负荷特征库，根据实测数据得出有功功率、无功功率和电流平衡式；
所述有功功率为：
p[t]＝p0[t]+k1*P1+k2*P2+k3*P3+…+kn*Pn
所述电流平衡式为：
i[t]*cosΦ[t]＝k1*I1*cosΦ1+k2*I2*cosΦ2+k3*I3*cosΦ3+…+kn*In*cosΦn
所述无功功率为：
q[t]＝k1*Q1+k2*Q2+k3*Q3+…+kn*Qn
其中，p0[t]＝Z*i[t]*i[t]，p0[t]为t时刻亮化***线路损耗功率，Z为正相关系数，自然数[k1，k2，k3，…，kn]为t时刻投入各种子负荷个数；
实测特征量计算模块，用于根据p0[t]和p[t]计算出负荷的有功功率P，得到负荷组合后的实测特征量P、i[t]、q[t]、cosΦ[t]；
比对模块，用于将所述实测特征量与所述负荷特征库的值进行比对，得到t时刻的负荷组成；
观测值确定模块，用于以周期T为间隔，计算总负荷线路的实时有功功率p、负荷电流i、无功功率q和功率因素cosΦ并取实时有功功率p作为观测值；
变化值确定模块，用于计算所述观测值与前一时刻的实时有功功率的变化值；
判断模块，用于判断所述变化值与功率变化因子的大小；
若所述变化值＜所述功率变化因子，则无负荷投入；
若所述变化值≥所述功率变化因子，则有新负荷投入；
投入负荷计算模块，用于当有新负荷投入时，则与负荷投入前时刻的记录值作差值，将所述差值和所述负荷特征库数据进行匹配，得到投入负荷的组合及数量；
实时运行状态跟踪模块，用于根据投入负荷的组合及数量建立负荷类别并跟踪负荷的实时运行状态。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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CN112084713A (zh) * 2020-09-09 2020-12-15 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种单电源辐射状配电网负荷开关状态辨识方法
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