一种基于互相关系数的家用电器运行状态识别方法

摘要

一种基于互相关系数的家用电器运行状态识别方法，它利用设置在家庭进户处的智能电表获取瞬时电流或者瞬时功率信号，检测信号变化量，当该信号的变化量在某时刻k，以周期数为单位，超过一定阈值，则提取k-5，k-3，k，k+2，k+4，k+6，k+8共7个周期的信号波形，并按照时间顺序计算两两周期信号的波形相似度，通过判断该6个波形相似度数值的差异，并借助k前后稳态信号的差值，判断户内是否家用电器启动或者停止，算法简单，判断准确。

主权项

一种基于互相关系数的家用电器运行状态识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)读取瞬时电流或瞬时功率信号；2)根据步骤1)读取的信号，生成信号的正负包络线；3)监测步骤2)生成的正负包络线，并判断信号是否有显著变化，若出现显著变化，则转入步骤4)，若没有出现显著变化，则继续监测；4)提取出现显著变化时间点k前后共7个周期的信号波形；5)计算步骤4)中7个周期信号的波形相似度S_t；6)判断步骤5)中计算出来的6个波形相似度S_t差异是否显著，若差异显著则转入步骤7)，若差异不显著则转入步骤1)；7)判断k时刻前后信号稳态阶段的电流幅值差是否显著，若显著则说明有新的家用电器投入或切除，若不显著则说明由外界噪声信号引起；步骤2)中所述正负包络线的生成方法为：取出瞬时电流i(t)或者瞬时功率p(t)每周期的最大值点F(k)和F1(k)构成正负包络线，其中F(k)为正包络线，F1(k)为负包络线；步骤3)中判断信号是否显著变化的方法为：监测包络线的变化，计算F(k)‑F(k‑1)以及F1(k)‑F1(k‑1)；信号发生显著变化的条件为：F(k)‑F(k‑1)＞I₀或P₀，或者F1(k)‑F1(k‑1)＜‑I₀或‑P₀；F(k)‑F(k‑1)＜‑I₀或‑P₀，或者F1(k)‑F1(k‑1)＞I₀或P₀；其中，I₀为无启动脉冲的有功功率数值最小的用电设备的有功功率值，P₀为无启动脉冲的有功功率数值最小的用电设备的稳态电流幅值；步骤5)所述波形相似度S_t的计算方法为：按照时间顺序，计算7个周期中每相邻两个周期的波形相似度$S_t=\frac{I_a{I}_b}{\sqrt{I_a\times I_b}}$其中，a和b代表在时间上连续2个周期的信号波形；$I_a{I}_b=\underset{i,j=1}{\overset{n}{\Sigma }}(I_{\mathrm{ai}}-\overline{I_a})(I_{\mathrm{bj}}-\overline{I_b})$$I_a=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{(I_{\mathrm{ai}}-\overline{I_a})}^2$$I_b=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{(I_{\mathrm{bj}}-\overline{I_b})}^2$其中，i和j代表采样点，n代表每周期总采样点数，和代表n个采样点的幅值的平均值，即：$\overline{I_a}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{I}_{\mathrm{ai}}$$\overline{I_b}=\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{I}_{\mathrm{bj}};$步骤6)中判断波形相似度S_t差异是否显著的方法为：设S_r＝(S_tmax‑S_tmin)/S_tmax若S_r＜x₁，则判断差异显著；若S_r＞x₁，则判断差异不显著，x₁为预设值，其中S_tmax表示6个电流相似度数值的最大值，S_tmin表示6个电流相似度数值最小值，S_r表示比值；步骤7)中判断k时刻前后信号稳态阶段的电流幅值差是否显著的方法为：取k时刻前后稳态信号，电流I或者功率P，计算它们的幅值差，如果I(k+)－I(k‑)>I₀或P(k+)－P(k‑)>P₀，或者I(k+)－I(k‑)<‑I₀或P(k+)－P(k‑)<‑P₀，则判定有新的家用电器投入或切除；如果I(k+)－I(k‑)<I₀或P(k+)－P(k‑)<P₀，或者I(k+)－I(k‑)>‑I₀或P(k+)－P(k‑)>‑P₀，则表明k时刻为外界噪声信号引起；其中，k+代表时刻k后的稳态，k‑代表时刻k前的稳态，I₀为无启动脉冲的有功功率数值最小的用电设备的有功功率值，P₀为无启动脉冲的有功功率数值最小的用电设备的稳态电流幅值。