一种非侵入式负荷辨识方法、模组及能源控制器技术

本发明专利技术涉及采集终端技术领域，特别是涉及一种非侵入式负荷辨识方法、模组及能源控制器。本发明专利技术提供了非侵入式负荷辨识模组，并将非侵入式负荷辨识模组作为相对独立模组、与能源控制器配合使用。本发明专利技术将能源控制器作为智能采集设备的边缘层，并合理设计了非侵入式负荷辨识模组，使用户电能数据在能源控制器层面即得到处理和计算，保证了分析结果的有效性、及时性，也极大程度的减轻了电网系统的数据处理和通讯压力，提高了系统的稳定性。提高了系统的稳定性。提高了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种非侵入式负荷辨识方法、模组及能源控制器


[0001]本专利技术涉及采集终端
，特别是涉及一种非侵入式负荷辨识方法、模组及能源控制器，具体涉及一种非侵入式负荷辨识模组、具有所述非侵入式负荷辨识模组的能源控制器、应用在所述能源控制器上的非侵入式负荷辨识方法。

技术介绍

[0002]近年来，科学用电、提高用电效率、加强用户侧用电管理等话题引起了诸多关注。非侵入式负荷辨识通过分析用户的电能数据，得到用户负荷特征，分析用户用电信息类别，帮助实现用电管理、用电优化，进一步为需求响应、有序用电提供可靠依据。
[0003]目前对负荷辨识的研究，一方面集中在算法的研究上，如在低频采样前提下使用LSTM(长短时记忆)、CNN(卷积神经网络)等提取负荷曲线特征，再分解拟合负荷，但计算过程中采用固定大小的窗口，可能采样到差异较大的局部特征，导致模型训练难以收敛。再如，在高频采样前提下使用Adaboost、遗传算法等时频分析等手段挖掘谐波特征，但计算结果与实际功率有较大差别，准确度不足。另一方面是对负荷辨识系统架构的研究，如在软件设计上分离计算层和应用层，提高兼容性，但面对海量电力数据，系统在数据处理和通讯方面都将承受较大压力。因此，专利技术人基于边缘计算，想到将能源控制器作为边缘层进行处理、计算，但目前缺少相应的非侵入式负荷辨识方法。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述现有技术中缺少非侵入式负荷辨识方法的问题，提供一种非侵入式负荷辨识方法、模组及能源控制器。
[0005]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种非侵入式负荷辨识模组，包括物理硬件、软件架构A；
[0007]所述软件架构A包括系统层A和应用层A。所述系统层A包括嵌入式操作系统A、硬件驱动A、系统接口层A。嵌入式操作系统A通过系统接口层A为应用层A提供系统调用接口和硬件设备访问接口。所述嵌入式操作系统A通过硬件驱动A与物理硬件交互。
[0008]所述应用层A包括负荷辨识模组。负荷辨识模组包括数据采集模块、管理模块、算法模块、数据存储模块。其中，数据采集模块用于读取电能数据；管理模块用于通讯、软件升级、时钟控制功能。算法模块集成负荷辨识软件，用于对电能数据进行负荷辨识分析计算。数据存储模块用于存储负荷辨识计算过程变量及辨识结果。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种能源控制器，包括第一方面中的非侵入式负荷辨识模组，该非侵入式负荷辨识模组用于负荷辨识。
[0010]本专利技术还提供了另一种能源控制器。该种能源控制器包括主控及显示模块、第一方面中的非侵入式负荷辨识模组。主控及显示模块用于显示、按键及业务处理。非侵入式负荷辨识模组用于负荷辨识。非侵入式负荷辨识模组与主控及显示模块可插拔连接。
[0011]第三方面，本专利技术提供了一种非侵入式负荷辨识方法，应用于第二方面的能源控
制器中。所述负荷辨识软件运行时，执行所述非侵入式负荷辨识方法。
[0012]非侵入式负荷辨识方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一，基于滑动窗口机制获取计算参数；
[0014]其中，计算参数包括负荷辨识窗口长度集、负荷有功数据集、与负荷有功数据集相对应的时间集；
[0015]步骤二，构建卷积神经网络，并将获取的计算参数作为输入数据；
[0016]步骤三，进行卷积层、激励层、池化层计算；
[0017]步骤四，形成输出层，并输出负荷辨识结果。
[0018]该非侵入式负荷辨识方法实现根据本公开的实施例的方法或过程。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具备如下有益效果：
[0020]1，本专利技术将能源控制器作为智能采集设备的边缘层，并合理设计了非侵入式负荷辨识模组，使用户电能数据在能源控制器层面即得到处理和计算，保证了分析结果的有效性、及时性，也极大程度的减轻了电网系统的数据处理和通讯压力，提高了系统的稳定性；
[0021]2，本专利技术提出的非侵入式负荷辨识方法，在减少数据量的同时充分提取负荷特征，可保证负荷辨识的准确性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中能源控制器的硬件架构图；
[0023]图2为本专利技术中能源控制器的软件架构图；
[0024]图3为图1中非侵入式负荷辨识模组的架构图；
[0025]图4为本专利技术中神经网络的架构图；
[0026]图5为本专利技术中一种非侵入式负荷辨识方法的流程图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0030]本实施例公开了一种能源控制器，包括硬件架构、软件架构B。请参阅图1，图1为本专利技术中能源控制器的硬件架构图。参阅图2，图2为本专利技术中能源控制器的软件架构B图。
[0031]能源控制器的硬件架构包括电源计量模块、主控及显示模块、备用电源、远程通信
模组、控制模组、非侵入式负荷辨识模组。
[0032]电源计量模块用于提供能源控制器整机正常运行的电源、并实现独立的计量相关功能。主控及显示模块用于显示、按键及业务处理。备用电源用于在外部断电时提供能源控制器整机正常运行的电源。远程通信模组用于信号接收、传递、发送。控制模组用于实现与外部设备的联动控制。非侵入式负荷辨识模组用于负荷辨识。需要说明的是，本实施例中非侵入式负荷辨识模组、远程通信模组、控制模组与主控及显示模块可插拔连接：具体的，主控及显示模块通过内部高速总线与USB接口连接，非侵入式负荷辨识模组、远程通信模组、控制模组可插拔地连接在USB接口上。
[0033]能源控制器的软件架构B包括系统层B和应用层B；所述系统层B包括嵌入式操作系统B、硬件驱动B、一号系统接口层、HAL；所述嵌入式操作系统B通过一号系统接口层为应用层B提供系统调用接口、通过HAL提供硬件设备访问接口；所述嵌入式操作系统B通过硬件驱动B与硬件架构交互；所述应用层包括负荷辨识APP及其他类APP，APP之间通过消息总线进行数据交互。其他类APP包括基础APP、高级业本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非侵入式负荷辨识模组，其特征在于，包括：物理硬件、软件架构A；所述软件架构A包括系统层A和应用层A；所述系统层A包括嵌入式操作系统A、硬件驱动A、系统接口层A，嵌入式操作系统A通过系统接口层A为应用层A提供系统调用接口和硬件设备访问接口；所述嵌入式操作系统A通过硬件驱动A与物理硬件交互；所述应用层A包括负荷辨识模组，负荷辨识模组包括：数据采集模块，其用于读取电能数据；管理模块，其用于通讯、软件升级、时钟控制功能；算法模块，其集成负荷辨识软件，用于对电能数据进行负荷辨识分析计算；以及数据存储模块，其用于存储负荷辨识计算过程变量及辨识结果。2.一种能源控制器，其特征在于，包括如权利要求1所述的非侵入式负荷辨识模组，其用于负荷辨识。3.根据权利要求2所述的一种能源控制器，其特征在于，所述一种能源控制器包括主控及显示模块，其用于显示、按键及业务处理；所述非侵入式负荷辨识模组与主控及显示模块可插拔连接。4.一种非侵入式负荷辨识方法，其特征在于，应用于如权利要求2或3的能源控制器中；所述负荷辨识软件运行时，执行所述非侵入式负荷辨识方法；所述非侵入式负荷辨识方法，包括以下步骤：步骤一，基于滑动窗口机制获取计算参数；其中，所述计算参数包括负荷辨识窗口长度集、负荷有功数据集、与负荷有功数据集相对应的时间集；步骤二，构建卷积神经网络，并将获取的计算参数作为输入数据；步骤三，进行卷积层、激励层、池化层计算；步骤四，形成输出层，并输出负荷辨识结果。5.根据权利要求4所述的非侵入式负荷辨识方法，其特征在于，步骤一包括以下步骤：S11，将负荷状态实时导入滑动窗口；S12，通过滑动窗口，筛选出负荷状态改变点；S13，依据负荷状态改变点，获取负荷开始时间t
s
、负荷结束时间t
e
，并得到负荷辨识窗口长度集、负荷有功数据集、与负荷有功数据集相对应的时间集。6.根据权利要求5所述的非侵入式负荷辨识方法，其特征在于，S...

【专利技术属性】
技术研发人员：左勇，林乃奇，陈鹏杰，张辉，尹天阳，石万担，程鑫，满翠芳，刘洁，李燚，辛雯，罗超，
申请(专利权)人：安徽南瑞中天电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：