一种单相非入户负荷辨识模块

技术领域

本发明属于非入户辨识技术技术领域，具体涉及一种单相非入户负荷辨识模块。

背景技术

非入户辨识技术是只需在居民电力供给的总入口处安装监测装置，就可以获得居民实际使用电器的种类、启停状态、耗电量、用电习惯等信息的技术。对电器用电行为特征进行辨识的全面检测是一个非常复杂的问题。由于对电器用电行为特征的辨识除了会受到电器的品牌、型号、运行模式、运行时间以及运行环境影响之外，还会受到多电器同时运行时叠加用电行为特征的影响，而这种组合类型是非常多的。

现行的检查方法主要为以下两种：

1.建设仿真居民家庭用电实验室方式：这种方式可以最真实准确的获得电器用电行为，但是需要准备场地，购买电器，规划线路，安装调试，不仅检测机构需要部署，生产厂家也要部署，实际成本较高；而且对于多样电器品牌与型号的要求无能为力；在型式试验时，由于需要手工介入操作电器的启停(类似空调，并不是遥控器一开，电器就直接启动)，很难统一每次试验时的样本，无法做到无差别的型式试验条件，不利于检测标准的统一；现场电器操作加上真实电器用电量测量等繁杂操作也会大大增加整体的测试时间，效率低下。

2.通过离线辨识算法软件，辨识记录用电行为特征文件方式：用电行为特征文件是通过录波装置或者专用的录波仪记录的实际电流电压信息。虽然得到的电器用电行为不如第一种方法真实准确，但可以统一型式试验样本，做到统一的检查标准。文件数据准确性方面可以通过提高采样与记录频率来尽可能满足；这种方法最大的弊端是离线辨识算法软件运行，屏蔽了产品硬件的差异，对于整体产品端到端的辨识能力无从判定。所以此方法一般用于生产单位内部调试，不能用于检测机构检验。

综上所述，非入户负荷辨识目前缺乏可执行的，高效精确的测试方法。

申请号为CN201811496495.6的一种非入户负荷辨识高效检测方法，将居民用户使用电器行为模型分析结合测试覆盖排列算法输出用例，针对用例，录制对应的电器运行或者多电器叠加的电流电压数据。整个过程只需一次录波，不需要重复采购电器，降低了成本；整个测试过程无需人为干预与手工调试，提高了测试效率，避免了人工操作失误引起的误差，但是还具有以下缺点：

不具有可通信客户端，不方便用户实时掌握各负载的用电情况，使用较不方便，而且不具有自动录取功能只能识别数据库中的现有负载信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单相非入户负荷辨识模块，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单相非入户负荷辨识模块，包括计量模块，所述计量模块通过Uart通讯连接非入户负荷辨识模块和功能模块，用于将模拟电信号转换成数字信号，并计算用电量。

所述计量模块还电性连接电源模块。

所述电源模块电性连接电源管理模块，用于将电网的强电转化为弱电供给使用。

所述电源管理模块电性连接功能模块和非入户负荷辨识模块，用于将电源模块转化的弱电提供给功能模块和非入户负荷辨识模块。

优选的，所述非入户负荷辨识模块包括采集信号处理模块；

所述采集信号处理模块电性连接负荷特征识别模块和能效评估模块，通过稀疏采样理论在用户入户端获取用户的实时电流和电压信息，并采用压缩感知稀疏采样对高频振荡信号负荷进行高频率分辨率的采集；

所述负荷特征识别模块电性连接负荷特征存储单元，用于识别负荷的电流、电压、有功功率、无功功率、相角和谐波特征，并与负荷特征存储单元内已存储的负荷特征数据进行比较；

所述采集信号处理模块还电性连接负荷特征存储单元，将采集的负荷特征数据存储至负荷特征存储单元内，扩大负荷特征存储单元内的负荷特征信息；

所述负荷特征识别模块还电性连接信号传输模块，所述信号传输模块通过有线或无线方式信号连接客户端。

优选的，所述采集信号处理模块还电性连接能效评估模块，所述能效评估模块电性连接信号传输模块，能效评估模块将采集信号处理模块采集的信息进行计算并评估分级，通过信号传输模块传输至客户端。

优选的，所述功能模块包括按键、显示屏、指示灯，用于显示和操作电表信息。

优选的，所述计量模块还包括计量控制单元，所述计量控制单元内部设置快速傅立叶变换模块和负荷特征量打包模块。

优选的，所述负荷特征量打包模块将快速傅立叶变换模块计算的特征数据打包并发送至非入户负荷辨识模块。

优选的，所述负荷特征存储单元内存储的负载特征信息包括电视机、冰箱、洗衣机、空调、风扇、微波炉、电热水器。

优选的，所述计量模块内还包括模数转换电路，模数转换电路将模拟电信号转换成数字信号。

优选的，所述模数转换电路电性连接电压信号采集模块和电流信号采集模块，电压信号采集模块用于采集入户的电压信号，电流信号采集模块用于采集入户的电流信号。

优选的，所述客户端显示负载的名称、功率、电量、使用时间，且负载名称对应图像，方便更加直观的观看。

本发明的技术效果和优点：该单相非入户负荷辨识模块，通过设置可通信的客户端，可观看负载的名称、功率、电量、使用时间，可实时了解电器的用电情况，避免产生用电危险，而且具有自主学习功能，采集信号处理模块可将采集的负载信息且负荷特征存储单元内并未含有的负载信息存储至负荷特征存储单元，从而提高负荷特征存储单元内的负载种类，实用性更强。

附图说明

图1为本发明的模块示意图；

图2为本发明的非入户负荷辨识模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了如图1-2所示的一种单相非入户负荷辨识模块，包括计量模块，所述计量模块通过Uart通讯连接非入户负荷辨识模块和功能模块，用于将模拟电信号转换成数字信号，并计算用电量；所述功能模块包括按键、显示屏、指示灯，用于显示和操作电表信息。所述计量模块还包括计量控制单元，所述计量控制单元内部设置快速傅立叶变换模块和负荷特征量打包模块，所述负荷特征量打包模块将快速傅立叶变换模块计算的特征数据打包并发送至非入户负荷辨识模块，所述计量模块内还包括模数转换电路，模数转换电路将模拟电信号转换成数字信号所述模数转换电路电性连接电压信号采集模块和电流信号采集模块，电压信号采集模块用于采集入户的电压信号，电流信号采集模块用于采集入户的电流信号。

所述计量模块还电性连接电源模块；所述电源模块电性连接电源管理模块，用于将电网的强电转化为弱电供给使用；

所述电源管理模块电性连接功能模块和非入户负荷辨识模块，用于将电源模块转化的弱电提供给功能模块和非入户负荷辨识模块。

所述非入户负荷辨识模块包括采集信号处理模块；

所述采集信号处理模块电性连接负荷特征识别模块和能效评估模块，通过稀疏采样理论在用户入户端获取用户的实时电流和电压信息，并采用压缩感知稀疏采样对高频振荡信号负荷进行高频率分辨率的采集；

所述负荷特征识别模块电性连接负荷特征存储单元，用于识别负荷的电流、电压、有功功率、无功功率、相角和谐波特征，并与负荷特征存储单元内已存储的负荷特征数据进行比较；所述负荷特征存储单元内存储的负载特征信息包括电视机、冰箱、洗衣机、空调、风扇、微波炉、电热水器。

所述采集信号处理模块还电性连接负荷特征存储单元，将采集的负荷特征数据存储至负荷特征存储单元内，扩大负荷特征存储单元内的负荷特征信息；

所述负荷特征识别模块还电性连接信号传输模块，所述信号传输模块通过有线或无线方式信号连接客户端，所述客户端显示负载的名称、功率、电量、使用时间，且负载名称对应图像，方便更加直观的观看。

所述采集信号处理模块还电性连接能效评估模块，所述能效评估模块电性连接信号传输模块，能效评估模块将采集信号处理模块采集的信息进行计算并评估分级，通过信号传输模块传输至客户端。

该单相非入户负荷辨识模块在使用的过程中，电压信号采集模块和电流信号采集模块采集入户的电压和电流信息，模数转换电路将电压和电流信息转换成数字信号，数字信号处理模块将接收的数字信号计算并得出用电量，再通过Uart通讯协议将用电量发送至功能模块，显示屏显示总用电量和即时用电量；计量控制单元提取数字信号，并传输至非入户负荷辨识模块，非入户负荷辨识模块的采集信号处理模块通过稀疏采样理论在用户入户端获取用户的实时电流和电压信息，并得到负载的特征信息，负荷特征识别模块将得到的负载特征信息与负荷特征存储单元内存储的特征信息进行对比，识别出具有相同特征信息的负载，并通过信号传输模块发送至客户端，从客户端可观看负载的名称、功率、电量、使用时间，可实时了解电器的用电情况；采集信号处理模块可将采集的负载信息且负荷特征存储单元内并未含有的负载信息存储至负荷特征存储单元，从而提高负荷特征存储单元内的负载种类；

存储时，负荷特征识别模块将未识别的负载信息发送至客户端，客户端显示未知负载，用户可根据实际使用情况，将未知负载命名，当再次使用时，负荷特征识别模块便能识别出相应的负载信息，具有自主学习功能，实用性更强。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。