微分算法 非侵入式负荷识别_基于差量特征提取与模糊聚类的非侵入式负荷监测方法...
DOI：10．7500／AEPS2O16O5O4O16 电力泰现自动 化 Autom ation of Electric Power System s 基 于差量特征提取 与模糊 聚类 的非侵入式 负荷监测方 法 孙 毅 ，崔 灿 ，陆 俊 ，郝建红 ，刘 向军 (华北 电力 大学 电气 与电子工程学院 ，北京市 102206) 摘 要 ：现 有非侵 入 式 负荷 监测 (NILM)方 法主要将 电器功 率 大小作 为特征 值 ，对 于低 功 率 电器识 别 的准确 性 不够 ，无 法满足精 细化 智 能用 电的应 用 需 求。 文 中分析 了多种 家用 电器 的功 率 和谐 波特 征 ，并 选取低 功 率 电器差异 最 大的频 域谐 波 幅值 作 为 新 的特 征 。在 此 基础 上 提 出一种 新 的 NILM 方法 ，该 方法采 用差 量特征 提取 方 法获取 任 意 时刻 的特 征值 变化 量并 引入 信 息熵 的方法 ，通过 计算 簇 间熵 来确 定最佳 聚 类数 和 负荷相 似度 ；再通 过 模 糊 聚 类 实现 电器 负荷 数 量 及 种 类 的聚 类 识 别 。 实验结果表明，文中提 出的 NILM 方法在不同场景下均具有 良好的可靠性和鲁棒性 ，采用谐波特 征后 识 别 准确性 有 明显提 升 。 关键 词 ：非侵入 式 负荷监 测 ；电器特 征分 析 ；差 量特征 提取 ；模 糊 聚 类 0 引言 用户 用 电数据 的采 样及 用 电行为 的挖 掘是 建设 灵活互动智能用电的关键环节 ]。为获取详 细的 用户负荷运行状态和使用频率，往往需要在每个 电 器负荷上安装相应 的数据采集和传感装置 ，带来大 量 的人力 物力 资 源 消 耗 。非 侵 入 式 负 荷 监 测 (non— intrusive load monitoring，NILM)技术 由 Hart等人 在上世纪 8O年代最先提 出 ]。NILM 通过在用户 人 口处安装一个传感器 ，采集和分析用户用 电总电 流 和端 电压来 监测 户 内每个 或每 类 电器 的工作 运行 状态 ，从 而知 晓居 民 家 中每 个 或 每 类 电器 的耗 电状 态和用电规 律。与传统侵入式负荷监测 (intrusive load monitoring，II M)相 比，NILM 能够更 简单地 实现 居 民用 电细节 的监 测 ，对 于 电力公 司优 化 电 网 的规 划 、运 行 和管 理 ，用 户 节 省耗 电量 和 电费 ，以及 全社会把提高生态文明意识落实到具体行动中去均 具有 重要 意义 l_4 。 近年来 ，国内外 已有不少学者对 NILM 方法展 开研究，文献r-s]采用模糊聚类的方法确定电器的电 流、电压稳态数据的特征参数 ，再通过微分进化算法 进行负荷分解 ，但识别设备类型不够精细。文献[6] 收 稿 日期 ：2O16一O5—04；修 回 日期 ：2O16 10—08。 上 网 日期 ：2016-12一O5。 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 (863 计 划 )资 助 项 目 (SS2015AA050203)；国家电网公 司科技 项 目“智 能电网用户 行为理论与互动化模 式研 究”；中央高校基本科 研 业务 费专 项 资 金 资 助 项 目(2015XS05)。 86 提出一种以负荷设备投切过程的暂态功率波动为基 础的非侵入式暂态时 间检测算法 ，利用基于滑动窗 的双边累积和变点检测算法监测 、辨识感性负荷投 切的暂态过程 ，但不适用于其他非感性负荷
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