專利名稱：非侵入式電力負荷實時分解方法
技術領域：
本發明涉及非侵入式電力負荷實時分解方法，屬于電力系統負荷監測、用電分析、 負荷節能、負荷預測和負荷建模等技術領域。
背景技術：
電力負荷不同類型用電設備的功率消耗比例實時分解(簡稱電力負荷分解)數據有 助于電力公司了解電力用戶負荷的組成，合理安排負荷使用時間("削峰填谷")，提 高電網的利角率和減少電力系統投資。負荷分解數據還可以改善電力負荷預測精度，為 電力系統規劃(包括擴展規劃和運行規劃)提供更為準確的依據。電力用戶也可以通過 對數據分析減少自身不必要的能源開銷，從而達到節能降耗的目的。此外，將負荷分解 數據向上聚合[1-2]到輸電系統，可有助于建立更為真實的負荷模型，從而提高仿真計算 和穩定分析的準確性。因此電力負荷分解數據對全社會(包括電力公司和電力用戶)節 能和電力系統規劃及運行都有十分重要的意義。
負荷分解研究分為侵入式和非侵入式兩大類。侵入式方法得到的數據比較準確，但 耗費巨大，不適于推廣和在線應用。非侵入式方法目前是基于電力負荷入口處的電壓、 電流及功率的變化信息進行跟蹤分解，需要負荷監測裝置不間斷地捕捉電力負荷每一個
變化信息，對軟、硬件的要求非常高。當出現不同類型用電設備同時啟動或退出運行時， 這種方法就無法進行有效地負荷跟蹤分解，方法存在著極大的盲區。
發明內容
本發明克服了上述的不足，提出了一種基于電力負荷穩態電壓、電流(包含基波和 諧波)及功率信息的非侵入式負荷分解的方法，該方法只需每隔一段時間對穩態數據(包 含基波和諧波)進行分解計算，沒有分解盲區，更適應現有的負荷監測裝置的軟、硬件 水平，便于在線實現。
本發明提出的一種非侵入式電力負荷實時分解方法，用于電力系統負荷監測、用電
分析、負荷節能、負荷預測和負荷建模等領域，其步驟如下
第一步離線提取各類用電設備穩態正常工作時的電氣特征參數； 第二步根據負荷的實際情況選取其主要用電設備類型；
第三步在線實時量測電力負荷端口處的電壓、電流及功率數據，并對其進行諧波 分析；
第四步將選取的電力負荷主要用電設備類型的電氣參數進行加權綜合，來近似估計實測得到電力負荷的電流和功率；
第五步對權重系數進行最優求解，求得各個主要用電設備類型的權重系數，獲得 電力負荷內部主要用電設備類型的功率消耗比例，實現負荷分解。
由本發明提出的非侵入式電力負荷實時分解方法，無需侵入負荷內部，即可在線實時 得到電力負荷主要類型用電設備的功率消耗比例，分解方法不僅具有較高的精度和較好 的穩定性，而且計算速度快，能夠滿足在線實時的分解要求，可應用于電力系統負荷監 測、用電分析、負荷節能、負荷預測和負荷建模等多個技術領域，對全社會(包括電力 公司和電力用戶)節能和電力系統規劃及運行都有十分重要的意義。
圖1是本發明提出的負荷實時分解方法的流程圖。
圖2是實測的居民負荷電壓、電流波形圖。
圖3是實測的商業負荷電壓、電流波形圖。
圖4是實測的動模實驗室三相負荷電壓電流波形圖。
具體實施例方式
下面接合附圖及實施例，對本發明作詳細說明。
參見圖1，本發明提出的一種非侵入式電力負荷實時分解方法，來實現電力負荷內部 主要用電設備類型的功率消耗比例的實時分解，用于電力系統負荷監測、用電分析、負
荷節能、負荷預測和負荷建模等領域，詳細說明如下
第一步離線統計各類用電設備穩態正常工作時的電壓、電流及功率特征(包括基 波和諧波)；
第二步根據負荷的實際情況選取其主要用電設備類型；
第三步在線實時量測電力負荷端口處的電壓、電流及功率數據，并對其進行諧波 分析；
第四步將選取的電力負荷主要用電設備類型的電流及功率進行加權綜合，來近似 估計實測得到電力負荷的電流和功率，通過求解一組最優的權重系數使得估計與實測最 為接近；
第五步應用現代數學方法對權重系數進行最優求解，求得各個主要用電設備的權 重系數，即得到了電力負荷內部主要用電設備類型的功率消耗比例，實現了負荷分解；
如上所述，本發明進行非侵入式電力負荷實時分解時，當供電電壓符合國家標準規 定，離線統計各類用電設備穩態正常工作時的電流及功率特征。其統計后的工作電流有 如下形式<formula>formula see original document page 6</formula>
式中，/。(0是某一用電設備穩態工作電流的膀時值；；是工作電流中基波分量的幅
值；w是工作電流中基波分量的角頻率；《,是工作電流中基波分量的初相角；A:是 一個正整數；/。4表示工作電流中第A:次諧波分量的幅值；Aw表示工作電流中第A:次 諧波分量的角頻率；《a表示工作電流中第A次諧波分量的初相角，初相角《,是當基 波電壓初相角為0。時各次電流的初相角，其基波初相角《,就是其基波的功率因數 角；cq e
是方程組的 待求變量；"&￡
是方程組的待求變量；^e[0,l)和6^， Vk(l,…，^都是通過在線實時測量得到的已知量， a^表 示該負荷的第y'類用電設備第A次諧波分量幅值與基波分量幅值的比例 系數，《沖表示第7'類用電設備的第A:次諧波分量的初相角，V/e{l, ,m}， y/e(l,…,W，初相角《^是當基波電壓初相角為(T時各次電流的初相角，其基波 初相角《。,就是其基波的功率因數角。
5.根據權利要求書4所述的非侵入式電力負荷實時分解方法，其特征在于，步驟五包括 下列步驟-(1)選取式(2)各次偏差向量模值的平方和作為目標函數，艮P:<formula>formula see original document page 3</formula>(3)通過尋優求解，尋找一組合理^、 A、…、A使得式(3)取得最小值；(2)再通過式(4)求得其基波的有功功率和無功功率的權重系數。 <formula>formula see original document page 3</formula>(4)￡，《其中，/ 和^分別表示第k個用電設備類的有功和無功功率權重系數；/ 是第k個〃尸i 〃QA: A用電設備類的電流權重系數；a是第k個用電設備類的基波電流初相角，即基波功率因 數角；(3)結合測量得到的電力負荷總的有功功率和無功功率，通過式(5)得到各個用 電設備的功率消耗。<formula>formula see original document page 3</formula>(5)其中，《和a分別表示分解得到的第k個用電設備的有功功率和無功功率；《和Q分別表示電力負荷的有功功率和無功功率。
全文摘要
本發明涉及一種非侵入式電力負荷實時分解方法，其步驟如下離線提取各類用電設備穩態正常工作時的電氣特征參數；根據負荷的實際情況選取其主要用電設備類型；在線實時量測電力負荷端口處的電壓、電流及功率數據，并對其進行諧波分析；將選取的電力負荷主要用電設備類型的電氣特征參數進行加權綜合，來近似估計實測得到電力負荷的電流和功率；對權重系數進行最優求解，求得各個主要用電設備類型的權重系數，獲得電力負荷內部主要用電設備類型的功率消耗比例，實現負荷分解。本發明可以無需侵入負荷內部，即可在線實時得到電力負荷主要類型用電設備的功率消耗比例，分解方法不僅具有較高的精度和較好的穩定性，而且計算速度快，能夠滿足在線實時的分解要求。
文檔編號G01R19/00GK101282040SQ200810053059
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月9日 優先權日2008年5月9日
發明者余貽鑫, 賈宏杰, 黃純華, 鵬 黎 申請人:天津大學;天津天大求實電力新技術股份有限公司