【技术实现步骤摘要】
一种非侵入式负荷事件两阶段自适应检测方法
[0001]本专利技术属于非侵入式负荷监测的负荷事件检测领域，尤其涉及一种非侵入式负荷事件两阶段自适应检测方法。
技术介绍
[0002]在“碳达峰、碳中和”战略目标的统一部署下，我国智能电网的建设持续深入推进。作为智能电网高级量测领域的一项重要技术，非侵入式负荷监测
[1](Non
‑
intrusive Load Monitoring，NILM)仅通过对负荷用电总量数据的分析便可获取用户内部每个(主要)电器的用电信息，可为采取系列能效升级、节能减排举措提供实施依据，从而助力于“碳中和”目标的实现。现有NILM方法按照实现原理的不同，通常可划分为事件法和非事件法两种
[2]。
[0003]负荷事件检测是基于事件的NILM方法的基础环节。其中，负荷事件是电器工作状态的转换过程，包括电器的开启、关停以及功率非零工作状态之间的切换。通过负荷事件检测可将负荷用电总量数据的暂态区段与稳态区段进行划分，据此可提取电器的暂态和稳态特征
[1]。因此事件检测的准确性直接关系到后续负荷特征提取的精确性，从而影响最终电器状态辨识与负荷分解的效果。然而，目前绝大多数已报道的关于NILM的研究并不能完美解决负荷事件检测问题，其面临的主要困难和挑战为：
[0004](1)检测效果对幅值阈值较为敏感。多数文献
[1][3]采用固定阈值执行负荷事件检测，当阈值设置过小，由噪声或电器运行特性所导致的电气信号波动容易被误检测为事件；当阈值设置过大...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非侵入式负荷事件两阶段自适应检测方法，其特征在于，包括：步骤一、基于离群点分析的自适应阈值设置：基于原始负荷总功率数据计算得到每一时刻的自适应功率变化阈值，用于判定负荷事件的发生与否；通过离群点分析设置阈值，使阈值动态自适应于电气信号稳态区段的波动程度，以提高对不同幅值负荷事件的检测能力；步骤二、阶跃型负荷事件检测：通过改进边缘检测方法及邻近负荷事件分割步骤进行第一阶段的阶跃型负荷事件检测；步骤三、长暂态型负荷事件检测：以负荷总功率数据中阶跃型负荷事件以外的各区段信号为检测对象，利用滑动平均与滑动t检验相结合的方法进行第二阶段的长暂态型负荷事件检测；步骤四、负荷事件的后处理：汇集上述第一阶段和第二阶段测到的阶跃型负荷事件和长暂态型负荷事件，对于检测到的每一负荷事件进行筛查，将起止点功率差小于自适应阈值的负荷事件认定为伪负荷事件并将其剔除。2.根据权利要求1所述的非侵入式负荷事件两阶段自适应检测方法，其特征在于，步骤一的具体步骤如下：首先，将长度为T的负荷总功率时间序列{P(t)|t＝1,2,3,....,T}按照式(1)计算得到差分序列{ΔP(t)|t＝1,2,3,....,T
‑
1}ΔP(t)＝P(t+1)
‑
P(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)然后，对负荷总功率一阶差分绝对值序列{|ΔP(t)||t＝1,2,3,....,T
‑
1}利用滑动窗检测并剔除大于序列平均值的离群点；应用拉依达准则检测离群点，迭代计算式如式(2)：|ΔP(t
outlier
)|＞μ(|ΔP(t
i
)|)+3
·
σ(|ΔP(t
i
)|)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中，μ(
·
)、σ(
·
)分别为求取平均值与标准差运算，t
i
为第i个长度为W1的滑动窗内的时刻点，t
outlier
为离群点的时刻点，t
outlier
∈{t
i
,W1·
(i
‑
1)+1≤t
i
≤W1·
i}；检测到离群点随即剔除，直至当前窗口内不存在满足条件的离群点；对于检测到的离群点，利用其前后仍保留的相邻数据的算术平均值替代之，得到更新的序列{|ΔP
′
(t)|}；最后，以每一时刻为中心，选择长度为W2的窗口，且满足W2＜W1；进而根据该窗口内的功率波动情况初步计算该时刻的自适应阈值如式(3)所示：式(3)中，t
‑
W2/2≤t
i
≤t+W2/2
‑
1，k为比例系数，k为3；自适应阈值设置结果如式(4)所示：式(4)中，D
th_min
和D
th_max
分别为自适应阈值的上限和下限。3.根据权利要求1所述的非侵入式负荷事件两阶段自适应检测方法，其特征在于，步骤二中是通过对阶跃型负荷事件的检测及判定完成第一阶段的负荷事件检测，包括：步骤2
‑
1)利用改进边缘检测方法从负荷总功率时间序列中提取负荷事件：首先，在负荷总功率时间序列中寻找满足式(5)的功率变化趋势变点t
tp
，t
tp
＝{t|sgn(ΔP(t))≠sgn(ΔP(t+1))}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
式(5)中，sgn(
·
)是值域为{
‑
1,0,1}的符号函数；在对负荷总功率序列扫描过程中，一旦第i个功率变化趋势变点满足式(6)要求，则认定为一个负荷事件的开始时刻；在接下来的扫描过程中，若在第i
′
个功率变化趋势变点至时间范围内均不存在满足式(6)的点，则将被认定为这个负荷事件的结束时刻；并且从此刻展开对下一个新的负荷事件的开始时刻的搜寻；其中，t
th
为负荷总功率时间序列中负荷事件所在区段以外的稳态区段长度阈值；步骤2
‑
2)邻近负荷事件分割：邻近负荷事件指相隔时间非常短的不同负荷事件，按照两邻近发生的负荷事件的功率变化方向关系分为同向和反向两种情况；针对反向邻近负荷事件的分割，步骤如下：第1步：对持续时长大于预设阈值Δt
th
的负荷事件功率序列执行分段线性表示(Piecewise Linear Re...
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