一种时序数据分析的智能安全用电方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及安全用电的技术领域，揭露了一种时序数据分析的智能安全用电方法及系统，所述方法包括：采集待检测用电电器的电力数据，并根据所采集的电力数据提取待检测用电电器特征；根据提取得到的待检测用电电器特征构建待检测用电电器特征矩阵：对构建的待检测用电电器特征矩阵进行分解得到待检测矩阵奇异值；将待检测矩阵奇异值输入到恶意用电行为相似性度量目标函数中，检测待检测用电电器是否存在恶意用电行为。本发明专利技术所述方法通过提取谐波构建为用电电器特征矩阵，并提取用电电器特征矩阵奇异值简化计算复杂度，基于恶意用电行为相似性度量目标函数实现恶意用电行为识别。相似性度量目标函数实现恶意用电行为识别。相似性度量目标函数实现恶意用电行为识别。

【技术实现步骤摘要】
一种时序数据分析的智能安全用电方法及系统


[0001]本专利技术涉及安全用电的
，尤其涉及一种时序数据分析的智能安全用电方法及系统。

技术介绍

[0002]当前安全用电领域的恶意用电问题层出不穷，现有的恶意用电检测方法存在精准度不够及价格高昂等问题，且无法适应正常用电的多样化要求，如果功率阈值设定比较高，无法起到阻止大功率恶性负载的作用，阈值设定低又容易影响正常用电。同时不同恶性负载电器的电阻功率存在差异较大，某个电器功率的跳变能导致负载功率综合系数波动。传统的恶意用电检测是基于电气阻性负载功率综合系数进行恶性负载识别的，一旦电器阻性负载功率综合系数不准，引起综合负载系数波动将造成恶性负载识别准确率降低。针对该问题，本专利提出一种时序数据分析的智能安全用电方法及系统，通过对用电数据进行时序分析和相似性判断，大大提升了恶意用电识别的准确度。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种时序数据分析的智能安全用电方法，目的在于1)获取当待检测用电电器接入电源的电力数据，并提取不同频率谐波的电流、电压以及功率，若提取到较明显的谐波意味着电源波形失真，影响配电系统的配电安全，因此提取不同频率的谐波，并将所提取的谐波构建为用电电器特征，能够基于该特征有效识别得到不安全用电；2)通过提取用电电器特征矩阵的矩阵奇异值，并基于矩阵奇异值实现待检测用电电器与恶意用电电器的相似度度量，矩阵奇异值偏差越小则该部分的计算结果越大，相似性度量结果也就越大，其中所述奇异值包含着用电电器特征矩阵的重要信息，通过提取用电电器特征矩阵中的奇异值，可以达到忽略其中特征噪声的目的，并基于特征值进行相似性度量，可以将高维的用电电器特征矩阵度量计算，简化为一维向量的度量计算，极大简化计算流程，提高相似性度量的效率，快速得到安全用电检测结果。
[0004]实现上述目的，本专利技术提供的一种时序数据分析的智能安全用电方法，包括以下步骤：
[0005]S1：采集待检测用电电器的电力数据，并根据所采集的电力数据提取待检测用电电器特征，所述待检测用电电器特征为待检测用电电器的负载参数；
[0006]S2：根据提取得到的待检测用电电器特征构建待检测用电电器特征矩阵：
[0007]S3：对构建的待检测用电电器特征矩阵进行分解得到待检测矩阵奇异值；
[0008]S4：构建恶意用电行为相似性度量目标函数，所述恶意用电行为相似性度量目标函数输入为恶意用电电器的矩阵奇异值和待检测矩阵奇异值，输出为相似性度量结果；
[0009]S5：将待检测用电电器特征矩阵分解得到的待检测矩阵奇异值输入到恶意用电行为相似性度量目标函数中，若恶意用电行为相似性度量目标函数的输出结果小于预设值阈值，则待检测用电电器为安全用电电器，否则表示待检测用电电器存在恶意用电行为。
[0010]作为本专利技术的进一步改进方法：
[0011]可选地，所述S1步骤中采集待检测用电电器的电力数据，包括：
[0012]在用电电器电表位置部署传感器，利用传感器采样得到用电电器的电力数据，其中采样频率为f
c
，所述电力数据包括电流以及电压；
[0013]在本专利技术实施例中，本专利技术所述安全用电方法每次采样得到n个时序采样点，并对该n个时序采样点进行安全用电分析，当分析完成后，重新采样n个时序采样点进行下一轮分析；
[0014]所述用电电器的电力数据(X
I
(n)，X
U
(n))为：
[0015]X
I
(n)＝[x
I
(1)，x
I
(2)，...，x
I
(i)，...，x
I
(n)][0016]X
U
(n)＝[x
U
(1)，x
U
(2)，...，x
U
(i)，...，x
U
(n)][0017]其中：
[0018]n表示采样得到的时序采样点数目，X
I
(n)表示用电电器的电流采样数据，X
U
(n)表示用电电器的电压采样数据；
[0019]x
I
(i)表示第i个时序采样点的用电电器电流数据，x
U
(i)表示第i个时序采样点的用电电器电压数据。
[0020]可选地，所述S1步骤中根据所采集的电力数据提取待检测用电电器特征，包括：
[0021]根据所采集的电力数据提取待检测用电电器特征，所述待检测用电电器特征为待检测用电电器的负载参数，其中待检测用电电器特征的提取流程为：
[0022]S11：提取待检测用电电器的谐波电流：
[0023][0024][0025]其中：
[0026]j表示虚数单位，j2＝
‑
1；
[0027]I
k
表示待检测用电电器的k次谐波电流，k∈[1，K]；
[0028]IM(
·
)表示提取虚部；
[0029]x
I
(i)表示电力数据中第i个时序采样点的用电电器电流数据；
[0030]F
Ik
表示待检测用电电器电流数据的k次分解变换结果；
[0031]构建待检测用电电器的K次谐波电流集合{I
k
|k∈[1，K]}；
[0032]S12：提取待检测用电电器的基准电流I0以及基准电压U0：
[0033][0034][0035][0036]其中：
[0037]F
Uk
表示待检测用电电器电压数据的k次分解变换结果；
[0038]x
U
(i)表示电力数据中第i个时序采样点的用电电器电压数据；
[0039]计算得到待检测用电电器的基准功率为P0＝I0U0；
[0040]S13：根据待检测用电电器的K次谐波电流集合{I
k
|k∈[1，K]}，提取待检测用电电器的谐波电压，则k次谐波电压U
k
为：
[0041]U
k
＝I
k
R
[0042]其中：
[0043]R表示为待检测用电电器进行配电的变压器阻抗以及配电线阻抗之和；
[0044]构建待检测用电电器的K次谐波电压集合{U
k
|k∈[1，K]}；
[0045]S14：提取待检测用电电器的谐波功率，则k次谐波功率P
k
为：
[0046]P
k
＝U
k
I
k
[0047]构建待检测用电电器的K次谐波功率集合{P
k
|k∈[1，K]}；
[0048]S15：构建得到待检测用电电器特征f：
[0049]f＝((I0，U0，P0)，(I1，U1，P1)，...，(I
k
，U...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时序数据分析的智能安全用电方法，其特征在于，所述方法包括：S1：采集待检测用电电器的电力数据，并根据所采集的电力数据提取待检测用电电器特征；S2：根据提取得到的待检测用电电器特征构建待检测用电电器特征矩阵：S3：对构建的待检测用电电器特征矩阵进行分解得到待检测矩阵奇异值；S4：构建恶意用电行为相似性度量目标函数，包括：构建恶意用电行为相似性度量目标函数，其中所述恶意用电行为相似性度量目标函数输入为恶意用电电器的矩阵奇异值和待检测矩阵奇异值，输出为相似性度量结果；所述恶意用电电器为存在恶意用电行为且与待检测用电电器类型相同的用电电器，通过依次提取恶意用电电器特征、构建恶意用电电器特征矩阵以及提取矩阵奇异值，得到恶意用电电器的矩阵奇异值；所述恶意用电行为相似性度量目标函数为：所述恶意用电行为相似性度量目标函数为：所述恶意用电行为相似性度量目标函数为：其中：sim(σ,σ
′
)表示恶意用电行为相似性度量目标函数，σ表示待检测矩阵奇异值，σ
′
表示恶意用电电器的矩阵奇异值；num表示待检测矩阵奇异值中奇异值的数目，num＝3；σ
′
d
表示恶意用电电器的矩阵奇异值中第d个奇异值；σ
d
表示待检测矩阵奇异值中第d个奇异值；dis(
·
)表示欧式距离计算公式；S5：将待检测用电电器特征矩阵分解得到的待检测矩阵奇异值输入到恶意用电行为相似性度量目标函数中，若恶意用电行为相似性度量目标函数的输出结果小于预设值阈值，则待检测用电电器为安全用电电器，否则表示待检测用电电器存在恶意用电行为。2.如权利要求1所述的一种时序数据分析的智能安全用电方法，其特征在于，所述S1步骤中采集待检测用电电器的电力数据，包括：在用电电器电表位置部署传感器，利用传感器采样得到用电电器的电力数据，其中采样频率为f
c
，所述电力数据包括电流以及电压；所述用电电器的电力数据(X
I
(n),X
U
(n))为：X
I
(n)＝[x
I
(1),x
I
(2),...,x
I
(i),...,x
I
(n)]X
U
(n)＝[x
U
(1),x
U
(2),...,x
U
(i),...,x
U
(n)]其中：
n表示采样得到的时序采样点数目，X
I
(n)表示用电电器的电流采样数据，X
U
(n)表示用电电器的电压采样数据；x
I
(i)表示第i个时序采样点的用电电器电流数据，x
U
(i)表示第i个时序采样点的用电电器电压数据。3.如权利要求2所述的一种时序数据分析的智能安全用电方法，其特征在于，所述S1步骤中根据所采集的电力数据提取待检测用电电器特征，包括：根据所采集的电力数据提取待检测用电电器特征，所述待检测用电电器特征为待检测用电电器的负载参数，其中待检测用电电器特征的提取流程为：S11：提取待检测用电电器的谐波电流：S11：提取待检测用电电器的谐波电流：其中：j表示虚数单位，j2＝
‑
1；I
k
表示待检测用电电器的k次谐波电流，k∈[1,K]；IM(
·
)表示提取虚部；x
I
(i)表示电力数据中第i个时序采样点的用电电器电流数据；F
Ik
表示待检测用电电器电流数据的k次分解变换结果；构建待检测用电电器的K次谐波电流集合{I
k
|k∈[1,K]}；S12：提取待检测用电电器的基准电流I0以及基准电压U0：：：其中：F
Uk
表示待检测用电电器电压数据的k次分解变换结果；x
U
(i)表示电力数据中第i个时序采样点的用电电器电压数据；计算得到待检测用电电器的基准功率为P0＝I0U0；S13：根据待检测用电电器的K次谐波电流集合{I
k
|k∈[1,K]}，提取待检测用电电器的谐波电压，则k次谐波电压U
k
为：U
k
＝I...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓婕，江世军，
申请(专利权)人：湖南小快智造电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：