一種用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法
【專(zhuān)利摘要】一種用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，由包括信息采集模塊、信息處理模塊、通信模塊的用電負(fù)載識(shí)別裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述方法同時(shí)采用包括啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間、啟動(dòng)電流最大值、啟動(dòng)電流最大值時(shí)間在內(nèi)的用電負(fù)載啟動(dòng)電流特征，以及用電負(fù)載的負(fù)載電流頻譜特征作為用電負(fù)載的識(shí)別特征，特征信息豐富；采用包括支持向量機(jī)分類(lèi)器和貝葉斯分類(lèi)器的組合分類(lèi)器進(jìn)行識(shí)別分類(lèi)，兼顧兩種分類(lèi)器的特點(diǎn)進(jìn)行綜合識(shí)別，識(shí)別準(zhǔn)確率高；提供的啟動(dòng)電流特征獲取方法和負(fù)載電流頻譜特征獲取方法簡(jiǎn)單、可靠。所述裝置可以用在學(xué)生集體宿舍、大型集貿(mào)市場(chǎng)等一些需要進(jìn)行用電負(fù)載管理的集體公共場(chǎng)所，也可以用于需要進(jìn)行用電負(fù)載類(lèi)型與統(tǒng)計(jì)的其他需要進(jìn)行用電設(shè)備管理的場(chǎng)合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種設(shè)備識(shí)別及分類(lèi)方法，尤其是涉及一種用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，主流的用電負(fù)載性質(zhì)或者電器類(lèi)型識(shí)別方法包括基于負(fù)載功率綜合系數(shù)算 法的用電負(fù)載識(shí)別方法、基于電磁感應(yīng)的用電負(fù)載識(shí)別方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的用電負(fù) 載識(shí)別方法、基于周期性離散變換算法的用電負(fù)載識(shí)別方法等。各種方法均能夠在一定程 度是實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載性質(zhì)的識(shí)別，但由于特征性質(zhì)單一，識(shí)別手段單一，普遍存在泛化能力不 夠及不能完全準(zhǔn)確識(shí)別的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)在已有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高效識(shí)別的用 電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法。所述用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法由包括信息采集模塊、信息處理模塊、通 信模塊的用電負(fù)載識(shí)別裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004] 所述信息采集模塊用于采集用電負(fù)載的負(fù)載電流并轉(zhuǎn)換成電流數(shù)字信號(hào);所述電 流數(shù)字信號(hào)被送至信息處理模塊;所述信息處理模塊依據(jù)輸入的電流數(shù)字信號(hào)，采用組合 分類(lèi)器進(jìn)行用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別;所述通信模塊用于發(fā)送信息處理模塊的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別 結(jié)果至上位機(jī)。
[0005] 所述組合分類(lèi)器的輸入特征包括用電負(fù)載的啟動(dòng)電流特征和用電負(fù)載的負(fù)載電 流頻譜特征;所述組合分類(lèi)器包括支持向量機(jī)分類(lèi)器和貝葉斯分類(lèi)器;所述啟動(dòng)電流特征 包括啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間、啟動(dòng)電流最大值、啟動(dòng)電流最大值時(shí)間。
[0006] 所述信息采集模塊包括電流傳感器、前置放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器;所述信息處 理模塊的核心為DSP，或者為ARM，或者為單片機(jī)，或者為FPGA。
[0007] 所述A/D轉(zhuǎn)換器可以采用信息處理模塊的核心中包括的A/D轉(zhuǎn)換器。
[0008] 所述信息采集模塊、信息處理模塊、通信模塊的全部或者部分功能集成在一片SoC 上。
[0009] 所述通信模塊還接收上位機(jī)的相關(guān)工作指令;所述通信模塊與上位機(jī)之間的通信 方式包括無(wú)線通信方式與有線通信方式；所述無(wú)線通信方式包括ZigBee、藍(lán)牙、WiFi、 433MHz數(shù)傳方式;所述有線通信方式包括485總線、CAN總線、互聯(lián)網(wǎng)、電力載波方式。
[0010] 所述負(fù)載電流頻譜特征通過(guò)以下方法獲得：
[0011]步驟一、獲取用電負(fù)載的穩(wěn)態(tài)電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電流數(shù)字信號(hào)；
[0012] 步驟二、對(duì)穩(wěn)態(tài)電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，得到負(fù)載電流頻譜特性；
[0013] 步驟三、將負(fù)載電流頻譜特性中諧波次數(shù)為n次的奇次諧波信號(hào)相對(duì)幅值作為負(fù) 載電流頻譜特征，n = 1，3，…，M;所述M表示諧波最高次數(shù)且M大于等于3。
[0014]所述組合分類(lèi)器中，支持向量機(jī)分類(lèi)器為主分類(lèi)器，貝葉斯分類(lèi)器為輔助分類(lèi)器。
[0015]所述組合分類(lèi)器進(jìn)行用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別的方法是：當(dāng)主分類(lèi)器成功實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載 類(lèi)型識(shí)別時(shí)，主分類(lèi)器的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果為組合分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果；當(dāng)主分類(lèi)器未 能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，且主分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果為2種或者2種以上用電負(fù)載類(lèi)型，將主 分類(lèi)器輸出的2種或者2種以上用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果中，輔助分類(lèi)器輸出中概率最高的用 電負(fù)載類(lèi)型作為組合分類(lèi)器的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果；當(dāng)主分類(lèi)器未能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型 識(shí)別，且主分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果中未能給出識(shí)別的用電負(fù)載類(lèi)型時(shí)，將輔助分類(lèi)器輸出中概 率最高的用電負(fù)載類(lèi)型作為組合分類(lèi)器的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果。
[0016]所述啟動(dòng)電流特征由信息處理模塊通過(guò)以下方法獲得：
[0017 ]步驟1、用電負(fù)載啟動(dòng)前，開(kāi)始對(duì)用電負(fù)載的負(fù)載電流連續(xù)采樣并對(duì)負(fù)載電流大小 進(jìn)行判斷；當(dāng)負(fù)載電流有效值大于e時(shí)，判定用電負(fù)載開(kāi)始啟動(dòng)并轉(zhuǎn)向步驟2;所述e為大于0 的數(shù)值；
[0018] 步驟2、對(duì)用電負(fù)載的負(fù)載電流進(jìn)行連續(xù)采樣，以工頻周期為單位計(jì)算負(fù)載電流有 效值并保存;計(jì)算最近N個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值的平均值；當(dāng)最近N個(gè)工頻周期之內(nèi) 的每個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值與該N個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值的平均值相比較， 波動(dòng)幅度均小于設(shè)定的相對(duì)誤差范圍E時(shí)，判定用電負(fù)載進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，轉(zhuǎn)向步驟3;所述N 的取值范圍為50-500;所述E的取值范圍為2%-20% ;
[0019] 步驟3、將最近N個(gè)工頻周期之內(nèi)的負(fù)載電流有效值的平均值作為用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電 流有效值;將用電負(fù)載開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)刻至最近N個(gè)工頻周期起始時(shí)刻之間的時(shí)間作為啟動(dòng)過(guò) 程時(shí)間;將用電負(fù)載開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)刻至啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間之內(nèi)負(fù)載電流有效值最大的工頻周期之 間的時(shí)間作為啟動(dòng)電流最大值時(shí)間;將啟動(dòng)電流最大值時(shí)間所在工頻周期的負(fù)載電流有效 值與用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值之間的比值作為啟動(dòng)電流最大值。
[0020] 所述組合分類(lèi)器的輸入特征還包括用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：同時(shí)采用用電負(fù)載的啟動(dòng)電流特征、用電負(fù)載的負(fù)載電流 頻譜特征以及用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值作為所述用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法的識(shí)別特征，特征 信息豐富；采用包括支持向量機(jī)分類(lèi)器和貝葉斯分類(lèi)器的組合分類(lèi)器進(jìn)行識(shí)別分類(lèi)，兼顧 支持向量機(jī)分類(lèi)器和貝葉斯分類(lèi)器的特點(diǎn)進(jìn)行綜合識(shí)別，泛化能力與識(shí)別準(zhǔn)確率高；提供 的包括啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間、啟動(dòng)電流最大值、啟動(dòng)電流最大值時(shí)間在內(nèi)的啟動(dòng)電流特征獲取方 法，以及負(fù)載電流頻譜特征獲取方法簡(jiǎn)單、可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的用電負(fù)載識(shí)別裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為白熾燈臺(tái)燈的啟動(dòng)過(guò)程電流波形；
[0024] 圖3為電阻爐等電阻性負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程電流波形；
[0025] 圖4為單相電機(jī)類(lèi)負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程電流波形；
[0026] 圖5為計(jì)算機(jī)及開(kāi)關(guān)電源類(lèi)負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程電流波形；
[0027] 圖6為用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029] 圖1為本發(fā)明的用電負(fù)載識(shí)別裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，包括信息采集模塊101、 信息處理模塊102、通信模塊103。
[0030]信息采集模塊102用于采集用電負(fù)載的負(fù)載電流并將負(fù)載電流轉(zhuǎn)換成電流數(shù)字信 號(hào)，電流數(shù)字信號(hào)被送至信息處理模塊102。信息采集模塊中包括電流傳感器、前置放大器、 濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器等組成部分，分別完成負(fù)載電流信號(hào)的傳感、放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)換功 能。當(dāng)負(fù)載電流范圍較大時(shí)，可以選擇具有程控功能的前置放大器，或者是在A/D轉(zhuǎn)換器前 再增加一個(gè)獨(dú)立的程控放大器，對(duì)范圍較大的負(fù)載電流實(shí)行分段控制放大，使輸入至A/D轉(zhuǎn) 換器的電壓信號(hào)范圍保持在合理的區(qū)間，保證轉(zhuǎn)換精度。濾波器用于濾除高頻分量，避免頻 譜混疊。
[0031]信息處理模塊102依據(jù)輸入的電流數(shù)字信號(hào)，采用包括支持向量機(jī)分類(lèi)器和貝葉 斯分類(lèi)器的組合分類(lèi)器實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別。組合分類(lèi)器的輸入特征包括用電負(fù)載的啟 動(dòng)電流特征和用電負(fù)載的負(fù)載電流頻譜特征。信息處理模塊102的核心為DSP、ARM、單片機(jī)， 或者為FPGA。當(dāng)信息處理模塊的核心中包括有A/D轉(zhuǎn)換器且該A/D轉(zhuǎn)換器滿足要求時(shí)，信息 采集模塊101中的A/D轉(zhuǎn)換器可以采用信息處理模塊102的核心中包括的A/D轉(zhuǎn)換器。
[0032]通信模塊103用于實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的通信，將識(shí)別結(jié)果發(fā)送至上位機(jī)。通信模塊 102與上位機(jī)之間的通信方式包括無(wú)線通信方式與有線通信方式，可以采用的無(wú)線通信方 式包括ZigBee、藍(lán)牙、WiFi、433MHz數(shù)傳等方式，可以采用的有線通信方式包括485總線、CAN 總線、互聯(lián)網(wǎng)、電力載波等方式。通信模塊103還可以接收上位機(jī)的相關(guān)工作指令，完成指定 的工作任務(wù)。上位機(jī)可以是管理部門(mén)的服務(wù)器，也可以是各種工作站，或者是各種移動(dòng)終 端。
[0033]信息采集模塊101、信息處理模塊102、通信模塊103的全部或者部分功能可以集成 在一片SoC上，減小裝置體積，方便安裝。
[0034]不同的用電負(fù)載設(shè)備具有不同的啟動(dòng)電流特征。如圖2所示為白熾燈臺(tái)燈的啟動(dòng) 過(guò)程電流波形。白熾燈是將燈絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)出可見(jiàn)光的電光源。白 熾燈的燈絲通常用耐高溫的金屬鎢制造，但金屬鎢的電阻隨溫度變化大，以Rt表示鎢絲在t °(：時(shí)的電阻，以R〇表示鎢絲在0°C時(shí)的電阻，則兩者有下述的關(guān)系
[0035] Rt = Ro(l+0.0045t)
[0036] 例如，設(shè)白熾燈的燈絲(鎢絲)在正常工作時(shí)的溫度為2000°C，一只"220V 100W"的 白熾燈的燈絲在2000 °C正常工作時(shí)的電阻為
[0038] 其在不通電時(shí)0°C的電阻為
[0040] 其在不通電時(shí)20 °C的電阻為
[0041] R2〇 = Ro( 1+0.0045t) =52.8 Q
[0042] 即白熾燈在啟動(dòng)通電的瞬間電流超過(guò)其額定電流的9倍，且最大啟動(dòng)電流發(fā)生在 啟動(dòng)時(shí)刻。隨著白熾燈鎢絲溫度的升高，白熾燈的負(fù)載電流按照指數(shù)規(guī)律減小，然后進(jìn)入穩(wěn) 定狀態(tài)。
[0043] 設(shè)用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值為Iw，且定義用電負(fù)載電流有效值進(jìn)入用電負(fù)載穩(wěn)態(tài) 電流有效值的一個(gè)設(shè)定的相對(duì)誤差范圍之內(nèi)并穩(wěn)定在這個(gè)相對(duì)誤差范圍之內(nèi)，則用電負(fù)載 進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。相對(duì)誤差范圍可以設(shè)定為10%，也可以設(shè)定為2%、5%、15%、20%等2%-20%之間的值。圖2中，設(shè)定的相對(duì)誤差范圍為10%，當(dāng)白熾燈的負(fù)載電流按照指數(shù)規(guī)律減 小到其Iw的10 %誤差范圍時(shí)，如圖2中的時(shí)刻Ts，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。白熾燈的啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間為 Ts。Iw為有效值。
[0044] 選擇啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間、啟動(dòng)電流最大值I*、啟動(dòng)電流最大值時(shí)間作為用電負(fù)載的啟 動(dòng)電流特征；啟動(dòng)電流最大值為標(biāo)么值，即啟動(dòng)電流最大值I*為啟動(dòng)電流的最大有效值Im 與用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值Iw的比值。
[0045] 圖2中，白熾燈的啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間為T(mén)s;啟動(dòng)電流最大值I*為Im/Iw，其值約在9-10之 間；啟動(dòng)電流最大值時(shí)間為T(mén)m，Tm=0。
[0046] 如圖3所示為電阻爐等電阻性負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程電流波形。電阻爐等電阻性負(fù)載通 常采用鎳鉻、鐵鉻鋁等電熱合金絲，其共同特點(diǎn)是電阻溫度修正系數(shù)小，電阻值穩(wěn)定。以牌 號(hào)為Cr20Ni80的鎳鉻電熱絲為例，其在1000°C時(shí)的電阻修正系數(shù)為1.014，即1000°(：時(shí)相對(duì) 于20 °C時(shí)，牌號(hào)為Cr20Ni80的鎳鉻電熱絲電阻只增加1.4 %。因此，電阻爐等電阻性負(fù)載在 通電啟動(dòng)時(shí)即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，電阻爐等電阻性負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間Ts = 0;啟動(dòng)電流最大值 I* = 1;啟動(dòng)電流最大值時(shí)間Tm=0。
[0047] 如圖4所示為單相電機(jī)類(lèi)負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程電流波形。單相電機(jī)類(lèi)負(fù)載既具有電感 性負(fù)載特性，又具有反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載特性。啟動(dòng)時(shí)刻，由于電感的作用，啟動(dòng)時(shí)刻的啟動(dòng)電流 為〇;隨后電流迅速上升，在電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)未建立之前，達(dá)到電流峰值Im;此后，電機(jī)轉(zhuǎn)速增 加，電機(jī)負(fù)載電流逐步減小，直到進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。圖4中，單相電機(jī)類(lèi)負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間為 Ts;啟動(dòng)電流最大值I*為Im/Iw;啟動(dòng)電流最大值時(shí)間為T(mén)m。
[0048] 如圖5所示為計(jì)算機(jī)及開(kāi)關(guān)電源類(lèi)負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程電流波形。計(jì)算機(jī)及開(kāi)關(guān)電源 類(lèi)負(fù)載因?yàn)閷?duì)電容充電的影響，在啟動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的浪涌電流，其峰值可達(dá)到穩(wěn) 態(tài)電流有效值Iw的幾倍至十幾倍，時(shí)間為1至2個(gè)工頻周期。圖5中，計(jì)算機(jī)及開(kāi)關(guān)電源類(lèi)負(fù) 載的啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間為T(mén)s，約1至2個(gè)工頻周期；啟動(dòng)電流最大值I*為Im/Iw;啟動(dòng)電流最大值時(shí) 間為T(mén)m=0。
[0049] 獲取用電負(fù)載的啟動(dòng)電流特征的方法是：
[0050] 用電負(fù)載啟動(dòng)前，負(fù)載電流值為0(未開(kāi)機(jī))或者很小(處于待機(jī)狀態(tài))時(shí)，信息處理 模塊102即開(kāi)始對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行連續(xù)采樣；當(dāng)采樣得到的負(fù)載電流值有效值開(kāi)始大于0或者 是開(kāi)始大于用電負(fù)載的待機(jī)電流時(shí)，即判斷出用電負(fù)載已經(jīng)啟動(dòng)，記錄該時(shí)刻為T(mén)o。用一個(gè) 較小的非負(fù)閾值e來(lái)區(qū)分用電負(fù)載啟動(dòng)前后的負(fù)載電流值，當(dāng)e取值特別小時(shí)，例如，e取值 1mA時(shí)，所述識(shí)別裝置不考慮待機(jī)情況，即認(rèn)為待機(jī)也是用電負(fù)載的啟動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)￡取值較小 但大于用電負(fù)載的待機(jī)電流時(shí)，例如，e取值20mA時(shí)，所述識(shí)別裝置會(huì)將用電負(fù)載的待機(jī)狀 態(tài)認(rèn)為是未啟動(dòng)狀態(tài)，但同時(shí)也會(huì)的部分功率特別小的用電負(fù)載造成漏識(shí)別。
[0051]信息處理模塊102對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行連續(xù)采樣，且以工頻周期為單位計(jì)算負(fù)載電流 有效值并保存；當(dāng)用電負(fù)載已經(jīng)啟動(dòng)，且連續(xù)采樣達(dá)到N個(gè)工頻周期后，采樣的同時(shí)連續(xù)計(jì) 算最近N個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值的平均值Iv;信息處理模塊102對(duì)最近N個(gè)工頻周期 之內(nèi)每個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值與該N個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值的平均值進(jìn)行比 較，誤差(或波動(dòng))幅度均小于設(shè)定的相對(duì)誤差范圍E時(shí)，判定用電負(fù)載進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，該最 近N個(gè)工頻周期的起始時(shí)刻為啟動(dòng)過(guò)程的結(jié)束時(shí)刻，記錄該時(shí)刻為h。
[0052]將最近N個(gè)工頻周期之內(nèi)的負(fù)載電流有效值的平均值作為用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效 值Iw;將用電負(fù)載開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)刻To至最近N個(gè)工頻周期起始時(shí)刻h之間的時(shí)間作為啟動(dòng)過(guò)程 時(shí)間Ts;將~至!^之內(nèi)負(fù)載電流有效值最大的工頻周期所在時(shí)刻記錄為T(mén) 2,將^至!^之間的 時(shí)間作為啟動(dòng)電流最大值時(shí)間Tm ;將1~2所在工頻周期的負(fù)載電流有效值與用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電 流有效值之間的比值作為啟動(dòng)電流最大值I*。
[0053]由于預(yù)先不知道用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值Iw，因此，將N個(gè)工頻周期，即一段持續(xù) 時(shí)間TP之內(nèi)波動(dòng)范圍小于設(shè)定的相對(duì)誤差范圍E時(shí)的負(fù)載電流有效值的平均值作為用電負(fù) 載穩(wěn)態(tài)電流有效值Iw。由于普通用電負(fù)載的啟動(dòng)過(guò)程較快，所以，T P的取值范圍為1 -10s，典 型取值是2s，相應(yīng)的工頻周期數(shù)量N的取值范圍為50-500，N的典型取值是100。所述相對(duì)誤 差范圍E的取值范圍為2%-20%，E的典型取值是10%。
[0054] 組合分類(lèi)器的輸入特征還包括用電負(fù)載的負(fù)載電流頻譜特征。用電負(fù)載的負(fù)載電 流頻譜特征由信息處理模塊102控制信息采集模塊101，通過(guò)以下步驟獲得：
[0055] 步驟一、待用電負(fù)載進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，獲取用電負(fù)載的穩(wěn)態(tài)電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換 為對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電流數(shù)字信號(hào)。
[0056]步驟二、對(duì)穩(wěn)態(tài)電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，得到負(fù)載電流頻譜特性。為保證傅 立葉變換的順利進(jìn)行，在前述獲取用電負(fù)載的穩(wěn)態(tài)電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電 流數(shù)字信號(hào)的過(guò)程中，A/D轉(zhuǎn)換器的精度和速度需要滿足傅立葉變換的要求，采樣頻率可以 設(shè)定為10kHz，或者是其他數(shù)值;信息處理模塊102對(duì)采集到的穩(wěn)態(tài)電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行FFT運(yùn) 算，計(jì)算其頻譜。
[0057]步驟三、將負(fù)載電流頻譜特性中的n次諧波信號(hào)相對(duì)幅值作為負(fù)載電流頻譜特征， 其中，n= 1，2，…，M;在組成組合分類(lèi)器的輸入特征向量時(shí)，n次諧波信號(hào)相對(duì)幅值在輸入特 征向量中按照1，2,…，M的順序依次排列。由于負(fù)載電流頻譜特性主要由奇次諧波組成，除 少數(shù)用電負(fù)載設(shè)備外，偶次諧波分量幾乎為〇,因此，也可以將負(fù)載電流頻譜特性中諧波次 數(shù)為n次的奇次諧波信號(hào)相對(duì)幅值依序作為負(fù)載電流頻譜特征，其中，n=l，3,…，時(shí) 的1次諧波為工頻基波。所述諧波信號(hào)相對(duì)幅值為諧波信號(hào)幅值與用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效 值Iw的比值。所述M表示諧波最高次數(shù)，一般情況下，M大于等于3。
[0058]組合分類(lèi)器中，支持向量機(jī)分類(lèi)器為主分類(lèi)器，貝葉斯分類(lèi)器為輔助分類(lèi)器。組合 分類(lèi)器的輸入特征包括前述的啟動(dòng)電流特征和負(fù)載電流頻譜特征，組合分類(lèi)器的輸入特征 同時(shí)作為支持向量機(jī)分類(lèi)器的輸入特征和貝葉斯分類(lèi)器的輸入特征。
[0059] 如圖6所示為用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法流程圖，方法流程包括：
[0060] 步驟A、等待用電負(fù)載啟動(dòng)；
[0061] 步驟B、采集用電負(fù)載啟動(dòng)電流數(shù)據(jù)并保存，直至用電負(fù)載啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束；
[0062]步驟C、分析采集的用電負(fù)載啟動(dòng)電流數(shù)據(jù)，獲取用電負(fù)載的啟動(dòng)電流特征；
[0063] 步驟D、采集用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的數(shù)據(jù)并保存；
[0064] 步驟E、分析采集的用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的數(shù)據(jù)，獲取用電負(fù)載的負(fù)載電流頻譜特 征；
[0065] 步驟F、將啟動(dòng)電流特征和負(fù)載電流頻譜特征作為組合分類(lèi)器的輸入特征;組合分 類(lèi)器進(jìn)行用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別；
[0066] 步驟G、輸出用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果。
[0067] 所述組合分類(lèi)器進(jìn)行用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別的方法是：當(dāng)主分類(lèi)器成功實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載 類(lèi)型識(shí)別，即主分類(lèi)器輸出的識(shí)別結(jié)果為唯一的用電負(fù)載類(lèi)型，即識(shí)別結(jié)果中唯一的用電 負(fù)載類(lèi)型為是時(shí)，將主分類(lèi)器識(shí)別的用電負(fù)載類(lèi)型作為組合分類(lèi)器的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié) 果；當(dāng)主分類(lèi)器未能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，且主分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果為2種或者2種以上用 電負(fù)載類(lèi)型，即識(shí)別結(jié)果中有2種或者2種以上用電負(fù)載類(lèi)型為是時(shí)，將主分類(lèi)器輸出的2種 或者2種以上用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果中，輔助分類(lèi)器輸出中概率最高的用電負(fù)載類(lèi)型作為 組合分類(lèi)器的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果；當(dāng)主分類(lèi)器未能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，且主分類(lèi) 器的識(shí)別結(jié)果中未能給出識(shí)別的用電負(fù)載類(lèi)型，即識(shí)別結(jié)果中沒(méi)有用電負(fù)載類(lèi)型為是時(shí)， 將輔助分類(lèi)器輸出中概率最高的用電負(fù)載類(lèi)型作為組合分類(lèi)器的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果。
[0068] 以一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例1為例，來(lái)說(shuō)明組合分類(lèi)器進(jìn)行用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別的方法。設(shè) 有一個(gè)組合分類(lèi)器，其輸入特征為x = {Ts，I*，Tm，Ai，A2，A3，A4，A5}，其中，Ts是啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間， 單位是ms; I*是啟動(dòng)電流最大值;Tm是啟動(dòng)電流最大值時(shí)間，單位是ms;41)2、43、44、45為負(fù) 載電流頻譜特性中的1-5次諧波信號(hào)相對(duì)幅值。組合分類(lèi)器的輸出是{Bi，B 2，B3，B4}，、B2、 B3、B4分別代表組合分類(lèi)器對(duì)白熾燈、電阻爐、吹風(fēng)機(jī)、計(jì)算機(jī)的識(shí)別結(jié)果輸出，識(shí)別結(jié)果m、 B2、B3、B4的取值均為二值分類(lèi)標(biāo)記。主分類(lèi)器的輸入特征也是x = {Ts，I*，Tm，Ai，A2，A3，A4， A5}，其輸出是沾，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4}，F(xiàn)i、F2、F 3、F4分別代表主分類(lèi)器對(duì)白熾燈、電阻爐、吹風(fēng)機(jī)、計(jì)算 機(jī)的識(shí)別結(jié)果輸出，識(shí)別結(jié)果?1、？ 2、？3、？4的取值也均為二值分類(lèi)標(biāo)記。輔助分類(lèi)器的輸入 特征同樣為X= {Ts，I*，Tm，Ai，A2，A3，A4，A5}，其輸出是{P(yi |x)，P(y2| X)，P(y3 |x)，P(y4|x)}， P(yi | x)、P(y21 x)、P(y31 x)、P(y41 x)為輔助分類(lèi)器輸出的后驗(yàn)概率，P(yi | x)、P(y21 x)、P(y3 X)、P(y4|x)之間的相互大小表明輔助分類(lèi)器的當(dāng)前輸入特征表示所識(shí)別的用電負(fù)載屬于 白熾燈、電阻爐、吹風(fēng)機(jī)、計(jì)算機(jī)的可能性大小。
[0069] 在實(shí)施例1中，Bl、B2、B3、B4的分類(lèi)標(biāo)記和Fl、F2、F3、F4的分類(lèi)標(biāo)記均取1、0。分類(lèi)標(biāo)記 為1時(shí)，相應(yīng)的用電負(fù)載類(lèi)型與當(dāng)前輸入特征匹配，為確認(rèn)的識(shí)別結(jié)果，或者說(shuō)相應(yīng)的用電 負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果為是;分類(lèi)標(biāo)記為0時(shí)，相應(yīng)的用電負(fù)載類(lèi)型與輸入特征不匹配，未能成 為確認(rèn)的識(shí)別結(jié)果，或者說(shuō)相應(yīng)的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果為否。
[0070]在實(shí)施例1中，設(shè)某次的主分類(lèi)器的識(shí)別分類(lèi)標(biāo)記為FJ2F3F4 = 0100，則認(rèn)為主分 類(lèi)器成功實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，因此，不考慮輔助分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果，直接令 0100,即組合分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果是:被識(shí)別的用電負(fù)載為電阻爐。
[0071 ]在實(shí)施例1中，設(shè)某次的主分類(lèi)器的識(shí)別分類(lèi)標(biāo)記為FW2F3F4 = 1010，則認(rèn)為主分 類(lèi)器未能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，且主分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果為2種或者2種以上用電負(fù)載類(lèi) 型;再設(shè)此時(shí)輔助分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果滿足P( yi I x)〈P(y31 x)，則令BiB.BFOOlO，即組合分 類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果是:被識(shí)別的用電負(fù)載為吹風(fēng)機(jī)。
[0072] 在實(shí)施例1中，設(shè)某次的主分類(lèi)器的識(shí)別分類(lèi)標(biāo)記為？正疋#4 = 0000,則認(rèn)為主分 類(lèi)器未能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，且主分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果中未能給出識(shí)別的用電負(fù)載類(lèi) 型;再設(shè)此時(shí)輔助分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果滿足P( yi I X)>P(y21X)且P(yi I X)>P(y31X)且P(yi I X)>P (y4|x)，則令關(guān)出出4=1000,即組合分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果是:被識(shí)別的用電負(fù)載為白熾燈。
[0073] 組合分類(lèi)器、主分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果分類(lèi)標(biāo)記也可以采用其他的方案，例如，分別用 分類(lèi)標(biāo)記1、-1，或者是〇、1，或者是_1、1，以及其他方案來(lái)表示相應(yīng)用電負(fù)載識(shí)別結(jié)果為是、 否。組合分類(lèi)器與主分類(lèi)器的分類(lèi)標(biāo)記方案可以相同，也可以不相同。
[0074] 所述組合分類(lèi)器的輸入特征中，還可以包括用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值IW。例如，有 2種不同的用電負(fù)載，電烙鐵和電阻爐需要識(shí)別，電烙鐵、電阻爐都是純電阻負(fù)載，且都具有 電阻溫度修正系數(shù)小，電阻值穩(wěn)定的共同特點(diǎn)。因此，單純依靠前述的啟動(dòng)電流特征和負(fù)載 電流頻譜特征無(wú)法將他們進(jìn)行區(qū)分。輸入特征中增加用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值Iw后，電烙 鐵功率小，用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值Iw??；電阻爐功率大，用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值Iw大，特 征不同，組合分類(lèi)器可以進(jìn)行并完成識(shí)別。
[0075] 輔助分類(lèi)器為貝葉斯分類(lèi)器?？梢赃x擇NBC分類(lèi)器(樸素貝葉斯分類(lèi)器）、TAN分類(lèi) 器(樹(shù)擴(kuò)展樸素貝葉斯分類(lèi)器）、BAN分類(lèi)器(增強(qiáng)的貝葉斯分類(lèi)器)等三種貝葉斯分類(lèi)器之 中的一種作為輔助分類(lèi)器。
[0076]實(shí)施例2選擇NBC分類(lèi)器作為輔助分類(lèi)器。樸素貝葉斯分類(lèi)的定義如下：
[0077] ⑴設(shè)x = {ai，a2，…，am}為一個(gè)待分類(lèi)項(xiàng)，而每個(gè)a為x的一個(gè)特征屬性；
[0078] (2)有類(lèi)別集合〇={71，72，."，711};
[0079] (3)計(jì)算P(yi | x)，P(y21 x)，…，P(yn | x);
[0080] (4)如果P(yk | x) =max{P(yi | x)，P(y21 x)，…，P(yn | x)}，貝iJxG yko
[0081] 計(jì)算第⑶步中的各個(gè)條件概率的具體方法是：
[0082] ①找到一個(gè)已知分類(lèi)的待分類(lèi)項(xiàng)集合作為訓(xùn)練樣本集；
[0083] ②統(tǒng)計(jì)得到各類(lèi)別下各個(gè)特征屬性的條件概率估計(jì)；
[0084] P(ai |yi) ,P(a2 |yi) ,??? ,P(am|yi)；
[0085] P(ai | y2)，P(a21 y2)，…，P(am| y2);
[0086] ???；
[0087] P(ai | yn)，P(a21 yn)，…，P(am| yn) 〇 [0088]③根據(jù)貝葉斯定理，有：
Cl)
[0090]因?yàn)榉帜笇?duì)于所有類(lèi)別為常數(shù)，因此我們只要將分子最大化即可；又因?yàn)樵跇闼?貝葉斯中各特征屬性是條件獨(dú)立的，所以有：
[0092]實(shí)施例2中，組合分類(lèi)器的輸入特征是{Ts，I*，Tm，Ai，A3，Iw}，其中，Ts是啟動(dòng)過(guò)程時(shí) 間，單位是ms; I*是啟動(dòng)電流最大值;Tm是啟動(dòng)電流最大值時(shí)間，單位是ms ;Ai、A3為負(fù)載電流 頻譜特性中的1、3次奇次諧波信號(hào)相對(duì)幅值；Iw為用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值，單位是安培。 要求識(shí)別的用電負(fù)載類(lèi)別是白熾燈、電阻爐、電風(fēng)扇、計(jì)算機(jī)、電烙鐵。令樸素貝葉斯分類(lèi)器 的特征屬性組合x(chóng) = {ai，a2，a3，a4，a5，as}中的元素與組合分類(lèi)器的輸入特征集合中的元素 按序{Ts，I*，TM，Al，A3，Iw}--對(duì)應(yīng);樸素貝葉斯分類(lèi)器的輸出類(lèi)別集合C= {yi，y2，y3，y4, y5}則分別與用電負(fù)載類(lèi)別白熾燈、電阻爐、電風(fēng)扇、計(jì)算機(jī)、電烙鐵一一對(duì)應(yīng)。
[0093]訓(xùn)練NBC分類(lèi)器的過(guò)程包括：
[0094] 1、對(duì)特征屬性進(jìn)行分段劃分，進(jìn)行離散化處理。實(shí)施例2中，采取的特征屬性離散 化方法是：
[0095] ai: {ai〈50,50彡ai彡 1000，ai>1000};
[0096] a2：{a2<7,7^a2^11,a2>ll}；
[0097] a3: {a3〈20,20彡a3彡300，a3>300};
[0098] a4： {a4<0.7,0.7^a4^0.9 ,a4>0.9}；
[0099] as： {a5<0.02,0.02^a5^0.05,a5>0.05}；
[0100] as： {a6<0.45,a6^0.45}〇
[0101] 2、對(duì)每類(lèi)用電負(fù)載類(lèi)型均采集多組樣本作為訓(xùn)練樣本，同時(shí)計(jì)算每類(lèi)用電負(fù)載類(lèi) 型樣本在所有用電負(fù)載類(lèi)型樣本中所占有的比例，即分別計(jì)算P( yi)、P(y2)、P(y3)、P(y4)、P (y5)。當(dāng)每類(lèi)用電負(fù)載均采集相同的樣本數(shù)量時(shí)，例如，每類(lèi)用電負(fù)載均采集超過(guò)100組的 樣本，其中每類(lèi)用電負(fù)載隨機(jī)選擇100組樣本作為訓(xùn)練樣本，其他則作為測(cè)試樣本，總的訓(xùn) 練樣本為500組，且有
[0102] p(yi)=p(y2)=p(y3)=p(y4)=p( y5)=〇.2。
[0103] 3、計(jì)算訓(xùn)練樣本每個(gè)類(lèi)別條件下各個(gè)特征屬性分段的頻率(比例），統(tǒng)計(jì)得到各類(lèi) 別下各個(gè)特征屬性的條件概率估計(jì)，即分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算
[0104] P(ai〈50Iyi)、P(50彡ai彡1000 Iyi)、P(ai>1000Iyi);
[0105] P(ai〈50|y2)、P(50彡ai彡1000|y2)、P(ai>1000|y 2);
[0106] ???；
[0107] P(ai〈50|y5)、P(50彡ai彡1000|y5)、P(ai>1000|y 5);
[0108] P(a2〈7|yi)、P(7彡 a2彡11 lyO'PUAlllyO;
[0109] P(a2〈7|y2)、P(7彡a2彡11|y 2)、P(a2>ll|y2);
[0110] ???；
[0111] P(a2〈7|y5)、P(7彡a2彡11|y 5)、P(a2>ll|y5);
[0112] P(a3〈20 | yi)、P(20彡a3<300 | yi)、P(a3>300 | yi);
[0113] P(a3〈20 | y2)、P(20彡a3<300 | y2)、P(a3>300 | y2);
[0114] ???；
[0115] P(a3〈20 | y5)、P(20彡a3<300 | y5)、P(a3>300 | y5);
[0116] P(a4〈0.7|yi)、P(0.7<a4<0.9|yi)、P(a4>0.9|yi);
[0117] P(a4〈0.7|y2)、P(0.7<a4<0.9|y2)、P(a4>0.9|y 2);
[0118] ???；
[0119] P(a4〈0.7|y5)、P(0.7<a4<0.9|y5)、P(a4>0.9|y5);
[0120] P(a5〈0.02|yi)、P(0.02<a5<0.05|yi)、P(a5>0.05|yi);
[0121] P(a5〈0.02|y2)、P(0.02<a5<0.05|y2)、P(a5>0.05|y2) ;
[0122] P(a5〈0.02|y5)、P(0.02<a5<0.05|y5)、P(a5>0.05|y5);
[0123] P(a6〈0?45|yi)、P(a6彡0?45|yi);
[0124] P(a6〈0?45|y2)、P(a6彡0?45|y 2);
[0125] ???；
[0126] P(a6〈0?45|y5)、P(a6彡0?45|y 5)〇
[0127] 經(jīng)過(guò)上述的步驟1、步驟2、步驟3，NBC分類(lèi)器訓(xùn)練完成。其中，步驟1對(duì)特征屬性進(jìn) 行分段劃分由人工確定，對(duì)每一個(gè)輸入特征進(jìn)行分段離散化時(shí)，分段的數(shù)量為2段或者2段 以上，例如，實(shí)施例2中，特征ai_a5都分為3段，特征a6分為2段。每一個(gè)特征具體分為多少段， 分段閾值的選擇可以根據(jù)訓(xùn)練后的貝葉斯分類(lèi)器對(duì)測(cè)試樣本測(cè)試后的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。步驟 2、步驟3由彳目息處理模塊102或者是計(jì)算機(jī)計(jì)算完成。
[0128] 本發(fā)明中采用貝葉斯分類(lèi)器進(jìn)行分類(lèi)的方法是：
[0129] 1、將組合分類(lèi)器的輸入特征作為貝葉斯分類(lèi)器的輸入特征。在實(shí)施例2中，將組合 分類(lèi)器的輸入特征集合{1' 5，1*，1'[?41，知，1?>}作為貝葉斯分類(lèi)器的輸入特征1，且有1={ &1， a2 ,a3,a4,a5,ae}0
[0130] 2、根據(jù)訓(xùn)練得到的各類(lèi)別下各個(gè)特征屬性的條件概率估計(jì)，分別確定各輸入特征 屬性的分段所在并確定其對(duì)每類(lèi)用電負(fù)載類(lèi)別的概率P(ai|yi)~P(am|y n)，其中，用電負(fù)載 類(lèi)別集合為C= {yi，y2，"_，yn}。實(shí)施例2中，用電負(fù)載類(lèi)別集合C= {71，72,73,74,75}對(duì)應(yīng)代表 的用電負(fù)載類(lèi)別是白熾燈、電阻爐、電風(fēng)扇、計(jì)算機(jī)、電烙鐵，確定P(ai| yi)~P(a6|y5)的方 法是采用訓(xùn)練NBC分類(lèi)器過(guò)程中得到的各個(gè)特征屬性的條件概率估計(jì)。
[0131] 3、按照式
[0133]計(jì)算每種用電負(fù)載類(lèi)別的后驗(yàn)概率。因?yàn)榉帜窹(x)對(duì)于所有用電負(fù)載類(lèi)別為常 數(shù)，令P(x) = l替代實(shí)際的P(x)值，不影響每種用電負(fù)載類(lèi)別后驗(yàn)概率之間的相互大小比 較，此時(shí)有
[0141]采用測(cè)試樣本對(duì)訓(xùn)練好的貝葉斯分類(lèi)器進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果決定是否調(diào)整對(duì) 輸入特征的離散化方法(即調(diào)整分段數(shù)量與閾值），重新訓(xùn)練貝葉斯分類(lèi)器。
[0142] 主分類(lèi)器為支持向量機(jī)分類(lèi)器，或稱(chēng)為SVM分類(lèi)器。SVM分類(lèi)器特別適合解決二值 分類(lèi)情況，因此，主分類(lèi)器采用多個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器組成，每個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器對(duì)應(yīng) 識(shí)別一種用電負(fù)載類(lèi)型，例如，實(shí)施例1中可以采用4個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器分別識(shí)別白熾 燈、電阻爐、吹風(fēng)機(jī)、計(jì)算機(jī)，實(shí)施例2中可以采用5個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器分別識(shí)別白熾燈、 電阻爐、電風(fēng)扇、計(jì)算機(jī)、電烙鐵。主分類(lèi)器選擇多個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器共同組成時(shí)，所有 二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器的輸入特征均為主分類(lèi)器的輸入特征。
[0143] 訓(xùn)練各二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器時(shí)，對(duì)每類(lèi)用電負(fù)載類(lèi)型均采集多組樣本，隨機(jī)抽取部 分作為訓(xùn)練樣本，其余的作為測(cè)試樣本。樣本采集采用前述的獲取用電負(fù)載的啟動(dòng)電流特 征的方法和獲取用電負(fù)載的負(fù)載電流頻譜特征以及獲取用電負(fù)載的基波電壓電流相位差 特征的方法。所有的訓(xùn)練樣本均作為每個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器的訓(xùn)練樣本。例如，在實(shí)施例2 中，可以分別對(duì)白熾燈、電阻爐、電風(fēng)扇、計(jì)算機(jī)、電烙鐵等負(fù)載均采集超過(guò)100組樣本，隨機(jī) 抽取其中每種100組、共500組樣本組成訓(xùn)練樣本，剩余的樣本組成測(cè)試樣本；當(dāng)然，某種負(fù) 載或者所有負(fù)載采集的樣本數(shù)量達(dá)不到100組樣本，SVM分類(lèi)器也能夠取得較好的分類(lèi)效 果。
[0144] 主分類(lèi)器所選用的二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器選擇徑向基RBF核函數(shù)，并采用粒子群算法 (PS0)對(duì)各二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器的懲罰參數(shù)C和核參數(shù)Y進(jìn)行優(yōu)化選擇。
[0145] 每個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器只需要完成一種用電負(fù)載類(lèi)型的識(shí)別，SVM分類(lèi)器的訓(xùn)練 相對(duì)簡(jiǎn)單。主分類(lèi)器由多個(gè)二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器組成，各二類(lèi)輸出SVM分類(lèi)器之間相互獨(dú)立， 因此，對(duì)某一特征屬性進(jìn)行識(shí)別時(shí)，主分類(lèi)器有可能輸出的識(shí)別結(jié)果為唯一的用電負(fù)載類(lèi) 型，或者識(shí)別結(jié)果為2種或者2種以上用電負(fù)載類(lèi)型，或者未能給出識(shí)別的用電負(fù)載類(lèi)型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，由包括信息采集模塊、信息處理模塊、通 信模塊的用電負(fù)載識(shí)別裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)； 所述信息采集模塊用于采集用電負(fù)載的負(fù)載電流并轉(zhuǎn)換成電流數(shù)字信號(hào);所述電流數(shù) 字信號(hào)被送至信息處理模塊； 所述信息處理模塊依據(jù)輸入的電流數(shù)字信號(hào)，采用組合分類(lèi)器進(jìn)行用電負(fù)載類(lèi)型識(shí) 別； 所述通信模塊用于發(fā)送信息處理模塊的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果至上位機(jī)； 所述組合分類(lèi)器的輸入特征包括用電負(fù)載的啟動(dòng)電流特征和用電負(fù)載的負(fù)載電流頻 譜特征;所述組合分類(lèi)器包括支持向量機(jī)分類(lèi)器和貝葉斯分類(lèi)器； 所述啟動(dòng)電流特征包括啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間、啟動(dòng)電流最大值、啟動(dòng)電流最大值時(shí)間。2. 如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述信息采集模塊包括電 流傳感器、前置放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器;所述信息處理模塊的核心為DSP，或者為ARM，或 者為單片機(jī)，或者為FPGA。3. 如權(quán)利要求2所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換器采用信息 處理模塊的核心中包括的A/D轉(zhuǎn)換器。4. 如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述信息采集模塊、信息 處理模塊、通信模塊的全部或者部分功能集成在一片SoC上。5. 如權(quán)利要求1所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述通信模塊還接收上位 機(jī)的相關(guān)工作指令;所述通信模塊與上位機(jī)之間的通信方式包括無(wú)線通信方式與有線通信 方式;所述無(wú)線通信方式包括ZigBee、藍(lán)牙、WiFi、433MHz數(shù)傳方式;所述有線通信方式包括 485總線、CAN總線、互聯(lián)網(wǎng)、電力載波方式。6. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述組合分類(lèi) 器中，支持向量機(jī)分類(lèi)器為主分類(lèi)器，貝葉斯分類(lèi)器為輔助分類(lèi)器。7. 如權(quán)利要求6所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述組合分類(lèi)器進(jìn)行用電 負(fù)載類(lèi)型識(shí)別的方法是：當(dāng)主分類(lèi)器成功實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別時(shí)，主分類(lèi)器的用電負(fù)載 類(lèi)型識(shí)別結(jié)果為組合分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果；當(dāng)主分類(lèi)器未能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，且主分 類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果為2種或者2種以上用電負(fù)載類(lèi)型，將主分類(lèi)器輸出的2種或者2種以上用電 負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果中，輔助分類(lèi)器輸出中概率最高的用電負(fù)載類(lèi)型作為組合分類(lèi)器的用電 負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果；當(dāng)主分類(lèi)器未能實(shí)現(xiàn)用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，且主分類(lèi)器的識(shí)別結(jié)果中未 能給出識(shí)別的用電負(fù)載類(lèi)型時(shí)，將輔助分類(lèi)器輸出中概率最高的用電負(fù)載類(lèi)型作為組合分 類(lèi)器的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別結(jié)果。8. 如權(quán)利要求6所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述負(fù)載電流頻譜特征通 過(guò)以下方法獲得： 步驟一、獲取用電負(fù)載的穩(wěn)態(tài)電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電流數(shù)字信號(hào)； 步驟二、對(duì)穩(wěn)態(tài)電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，得到負(fù)載電流頻譜特性； 步驟三、將負(fù)載電流頻譜特性中諧波次數(shù)為η次的奇次諧波信號(hào)相對(duì)幅值作為負(fù)載電 流頻譜特征，其中，η = 1，3，···，Μ;所述M表示諧波最高次數(shù)且M大于等于3。9. 如權(quán)利要求6所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述啟動(dòng)電流特征由信息 處理模塊通過(guò)以下方法獲得： 步驟I、用電負(fù)載啟動(dòng)前，開(kāi)始對(duì)用電負(fù)載的負(fù)載電流連續(xù)采樣并對(duì)負(fù)載電流大小進(jìn)行 判斷；當(dāng)負(fù)載電流有效值大于ε時(shí)，判定用電負(fù)載開(kāi)始啟動(dòng)并轉(zhuǎn)向步驟2;所述ε為大于O的數(shù) 值； 步驟2、對(duì)用電負(fù)載的負(fù)載電流進(jìn)行連續(xù)采樣，以工頻周期為單位計(jì)算負(fù)載電流有效值 并保存;計(jì)算最近N個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值的平均值；當(dāng)最近N個(gè)工頻周期之內(nèi)的每 個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值與該N個(gè)工頻周期的負(fù)載電流有效值的平均值相比較，波動(dòng) 幅度均小于設(shè)定的相對(duì)誤差范圍E時(shí)，判定用電負(fù)載進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，轉(zhuǎn)向步驟3;所述N的取 值范圍為50-500;所述E的取值范圍為2%-20% ; 步驟3、將最近N個(gè)工頻周期之內(nèi)的負(fù)載電流有效值的平均值作為用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有 效值;將用電負(fù)載開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)刻至最近N個(gè)工頻周期起始時(shí)刻之間的時(shí)間作為啟動(dòng)過(guò)程時(shí) 間；將用電負(fù)載開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)刻至啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間之內(nèi)負(fù)載電流有效值最大的工頻周期之間的 時(shí)間作為啟動(dòng)電流最大值時(shí)間;將啟動(dòng)電流最大值時(shí)間所在工頻周期的負(fù)載電流有效值與 用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值之間的比值作為啟動(dòng)電流最大值。10.如權(quán)利要求9所述的用電負(fù)載類(lèi)型識(shí)別方法，其特征在于，所述組合分類(lèi)器的輸入 特征還包括用電負(fù)載穩(wěn)態(tài)電流有效值。
【文檔編號(hào)】G06K9/62GK105913006SQ201610213598
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】凌云, 王兵, 郭艷杰, 陳剛
【申請(qǐng)人】湖南工業(yè)大學(xué)