基于在线特征库的非侵入式负荷特征提取方法

负荷特征是指负荷设备运行过程中具备某种统计规律的特殊标识,而包含负荷特征的数据库则是实现非侵入式负荷监测与分解的基本依据。对于纯阻性负荷设备,研究人员利用其运行状态切换过程中功率产生跃变的特点,可以准确提取相应状态下的负荷特征。然而,对非纯阻性设备,其负荷特征提取存在以下2个问题。问题1)运行状态切换过程中功率变化不显著,无法精准定位状态投切时刻点;问题2)负荷设备存在功率缓变化的运行状态,导致对应状态下的负荷特征不唯一,无法手动提取。为了解决非纯阻性设备负荷特征提取中存在的上述问题,提出一种基于在线特征库的非侵入式负荷特征提取方法,该方法分为2个阶段。第一阶段:基于负荷设备运行过程中的稳态周期电流数组建立在线特征库,通过改进Pearson相似系数构建滑窗函数,得到负荷设备运行时的周期电流数组与在线特征库的相似性,并同步判断在线特征库冗余性,实现负荷设备状态数据分割;第二阶段:计算在线特征库的特征矩阵,对特征矩阵进行K-means聚类分析,融合相似在线特征库,形成负荷设备的状态特征库,从而实现负荷设备特征电流数组的提取。在私人数据集和PLAID数据集上的测试结果证明,所提负荷特征提取方法在不同的用电场景下均有较好的鲁棒性。所提方法可大幅减少负荷特征提取阶段的人工参与,有利于缓解因负荷设备种类过多导致的负荷特征提取烦琐的问题,为后续建立负荷特征数据库提供了便利。

基于复合特征的非侵入式电力负荷识别方法研究

目前电器种类迅速增多,各类电器的负荷特征相似度随之提高,难以准确辨识。针对这一现状,提出了一种基于复合特征的非侵入式电力负荷识别方法。该方法对传统单目标函数进行了改进优化,并且基于电器功率和正交电流谐波特征,进一步建立了基于遗传算法的复合特征目标函数模型,通过遗传迭代多目标寻优获得最优个体,实现精确的负荷识别。实验结果表明,所提出的基于复合特征的非侵入式电力负荷识别方法识别准确率较高,可以满足实际应用需求。

冲击载荷下电机-多级齿轮系统动态特性研究

为研究非稳态工况下电机-齿轮耦合作用机理,考虑电机电磁特性和齿轮系统扭转振动,将时变啮合刚度和啮合误差表示为齿轮转角的周期函数,建立了一个电机拖动多级齿轮系统的机电耦合模型。求得了系统的固有频率、模态振型及模态能量分布,仿真分析了受冲击载荷激励时齿轮系统的扭振特性和电机电流的频谱特征,比较了不同齿轮副的使用系数和动载系数,并进行了试验验证。结果表明:冲击引发该系统产生由一阶模态主导的瞬时自由振动,电机轴、太阳轮轴和齿圈支承处的扭转变形能量较大,为系统的薄弱环节;多级齿轮耦合振动对该系统高速级影响较大,导致载荷系数呈现出从高速级向低速级逐渐减小的趋势。在稳态运行阶段和瞬态冲击阶段,齿轮系统扭振特征频率在电机电流信号中均有所体现。

基于时频域分析和随机森林的故障电弧检测

针对生活用电器品种繁多,不同类型用电器之间的故障电流与正常电流波形可能类似,导致传统的故障电弧识别方法不能有效检测的问题,提出一种时频域分析与随机森林结合且适用于多种典型负载单独或混合工作的串联型低压故障电弧识别方法。根据收集到的多种负载频谱与纯阻性负载频谱的相关系数,将负载分为开关电源型负载和非开关电源型负载,分别训练两个随机森林模型对其进行故障识别。实验一共收集33 723组正常和故障电流样本验证提出的检测方法,证明所提方法能够提高故障电弧识别率。

标幺化特征值的负荷阈值辨识方法研究

为降低非侵入式负荷在线辨识算法对硬件资源的要求,文中提出一种基于电流稳态特性分析的负荷特征标幺化阈值辨识方法。该方法将单个电器设备与多个电器设备的每种工作模态均视为不同负荷类别,应用瞬时功率理论与傅里叶变换方法提取不同模态基波有功、无功与各频次谐波电流分量幅值,并将其作为负荷特征;再以不同负荷类别的标准特征值为基准,提高负荷辨识中谐波电流特征权重,应用所提阈值辨识方法对待辨识负荷类别作出判定。结果表明:离线状态下,文中方法与k-NN、BP神经网络两种方法的辨识准确率相差1%左右;在线状态下,该方法的辨识准确率接近90%,且采用DSP28335处理器完成一次辨识任务耗费的时间在10 ms以内。辨识准确率与辨识时效性两项指标良好,证实了所提方法有效可行。

基于单分类结合模糊宽度学习的负荷辨识方法

非侵入式负荷监测是智能用电的关键技术,有助于加强负荷侧管理,提高用电效率。随着电力负荷类型和数量的迅速增加,当模型中接入训练样本之外的未知电器时会导致模型误判,降低负荷识别的准确性。为了提高负荷识别模型的稳定性以及识别精度,提出一种单分类结合模糊宽度学习的电力负荷识别方法。首先,构建负荷特征库实现多负荷识别;然后,通过单分类K近邻方法进行样本筛选,排除未知电器的干扰;最后,提出一种基于模糊宽度学习系统的负荷识别方法解决识别模型复杂度高、识别速率慢的问题。实验结果表明,所提出的算法能够快速有效地识别电力负荷。

电力系统动态电压的单调控制特征分析

分析电力系统动态电压的单调控制特征。以某高压直流电力系统为研究对象,利用微分理论分析低压减载过程中电力系统动态电压的变化情况,论证低压减载与电力系统动态电压的单调性关系。不同低压减载比率下电力系统动态电压的单调控制特性表现不同,单调控制特征与低压减载比率参数有直接关系。在低压减载过程中,动态电压单调控制特征为:当电力系统低压满减后,动态负荷电压均呈现下降单调特征,随着低压减载比率的增加,动态负荷电压单调幅度越大,电压越趋于稳定。在实际工程应用中,可以通过提高低压减载比率控制电力系统动态电压控制分量间的单调关系,以此优化电力系统动态电压单调控制效果。