(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210159790.2 (22)申请日 2022.02.22 (71)申请人 广西电网有限责任公司南宁供电局 地址 530022 广西壮 族自治区南宁市青秀 区中柬路2号 (72)发明人 鲍海波　黄晓胜　郭小璇　李江伟　 李绍坚　陈子民　郭敏高　莫江婷　 王益成　谭世明　简曾鸿　陈广生　 黄世海　隆启伟　吴宇璋　 (74)专利代理 机构 广州市专 注鱼专利代理有限 公司 44456 专利代理师 张志鹏 (51)Int.Cl. G06K 9/62(2022.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 17/14(2006.01) G06V 10/80(2022.01) (54)发明名称 一种基于V-I轨迹特征图像重构的组合特征 设计方法 (57)摘要 本发明属于非侵入式负荷用电监测技术领 域， 公开了一种基于V ‑I轨迹特征图像重构的电 器运行特征提取方法， 包括基于电器稳态运行时 的电压、 电流采样数据计算电器的有功、 无功功 率特征； 基于电器稳态运行时的电压、 电流采样 数据计算电器的稳态V ‑I轨迹特征； 以被监测区 域内电器的有功、 无功功率的最大值和最小值为 基准， 对第一步中所得的有功、 无功功率特征值 进行归一化， 使其取值映射到区间[0,1]内； 将电 器稳态V‑I轨迹特征和映射后的有功、 无功功率 特征进行组合。 该方法实现数值形式的有功、 无 功功率特征与图像形式的V ‑I轨迹特征的融合， 提升了方法的解算效率， 同时仍保持了原NILM方 法的电器辨识准确度。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 114662562 A 2022.06.24 CN 114662562 A 1.一种基于V ‑I轨迹特征图像重构的组合特 征设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 基于电器稳态运行时的电压、 电流采样数据计算电器的有功、 无功 功率特征； S2： 基于电器稳态运行时的电压、 电流采样数据计算电器的稳态 V‑I轨迹特征； S3： 以被监测区域内电器的有功、 无功功率的最大值和最小值为基准， 对步骤S1中所得 的有功、 无功 功率特征值进行归一 化， 使其取值映射到区间[0,1]内； S4： 将电器稳态 V‑I轨迹特征和映射后的有功、 无功 功率特征进行组合。 2.根据权利要求1所述的基于V ‑I轨迹特征图像重构的组合特征设计方法， 其特征在 于， 所述基于电器稳态运行时的电压、 电流采样数据计算电器的有功、 无功功率特征， 包括 以下步骤： 通过快速傅里叶变换对电压、 电流采样数据进行分解变换， 得到基波和各次谐波电压、 电流的有效值和相位， 计算有功、 无功 功率特征值； 设快速傅里叶变换后的k阶频域信号为X(k)＝ak+jbk， 则其模值与相角为|X(k)和arg(X (k))； 经过快速傅里叶变换分解后的各次电压、 电流有效值与相角的计算如式(1) ‑(3)所 示： 其中， V(0)和I(0)分别为基波电压、 电流的有效值； V(k)和I(k)分别为k次谐波电压、 电流的 有效值； 和 分别为k次谐波电压、 电流相位角； N 为信号采样长度； 根据快速傅里叶变换理论， 时域电压、 电流信号可表示 为： 其中， f为电信号的频率； 计算电器的有功、 无功 功率特征， 如式(6) ‑(7)所示。 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114662562 A 23.根据权利要求1所述的基于V ‑I轨迹特征图像重构的组合特征设计方法， 其特征在 于， 所述基于电器稳态运行时的电压、 电流采样数据计算电器的稳态V ‑I轨迹特征， 通过设 备V‑I轨迹有效反映负荷的动态阻性特性； 所述设备V ‑I轨迹是指以设备运行电压、 电流的 采样值分别作为横、 纵坐标绘制的曲线， 所述设备V ‑I轨迹的构建方法包括以下步骤： S2.1： 提取负荷运行稳定后的一个完整周期内的所有电压和有功电流数据， 然后对提 取的数据进行归一 化处理， 其计算公式为： 式中， i(t)和v(t)分别为一个完整周期内在t时刻的采样点的电流值和电压值； imin和 imax分别为一个周期内电流的最小值和最大值； vmin和vmax分别为一个周期内电压的最小值 和最大值； S2.2： 设置设备V ‑I轨迹的V ‑I轨迹图， 所述V ‑I轨迹图的分辨率设为32 ×32dpi， 将归一 化的电压、 电流数据分别乘以32再向下取整， 得到一组小于等于32的整数电压、 电流数据 (imn,vmn)； imn＝floor(im×32)                         (10) vmn＝floor(vm×32)                         (11) 式中， floor(·)表示向下 取整函数； S2.3： 创建一组32 ×32的零矩阵， 将步骤S2.2中所得的电压、 电流数据 值所指向的零矩 阵中的第imn行、 第vmn列元素赋值为1， 如此重复直至遍历步骤S2.2中所得的所有电压、 电流 数据， 即可 得到设备的V ‑I轨迹矩阵A。 4.根据权利要求1所述的基于V ‑I轨迹特征图像重构的组合特征设计方法， 其特征在 于， 所述以被监测区域内电器有功、 无功功 率的最大值和最小值为基准， 对步骤S1中所得有 功、 无功功率特征值进行归一 化， 使其取值映射到区间[0,1]内， 方法如下： 其中， P′和Q′分别为映射后的有功、 无功功率特征取值； P和Q分别为基于电器稳态运行 时的电压、 电流采样数据计算得到的有功、 无功功率特征取值； Pmax和Pmin分别为被监测区域 内电器有功功率的最大值和最小值； Qmax和Qmin分别为被监测区域内电器无功功 率的最大值 和最小值。 5.根据权利要求1所述的基于V ‑I轨迹特征图像重构的组合特征设计方法， 其特征在 于， 所述将电器稳态 V‑I轨迹特征和映射后的有功、 无功 功率特征进行组合， 包括以下步骤： S4.1生成一张34 ×32的全零 值矩阵A′； S4.2将矩阵头部32 ×32区域的子矩阵替换为所述V ‑I轨迹矩阵A， 将矩阵第33行元素的 值全部替换为映射后的有功功 率特征值P ′， 将矩阵第34行元素的值全部替换为映射后的无权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114662562 A 3