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非侵入式电力负荷分解与监测

黎鹏  
【摘要】: 能耗监测是开展节能工作的基础,加强能耗监测尤其是电力能耗的监测工作对提高我国能源利用效率、实现能源的可持续发展、建设节约型社会和缓解能源压力等具有重要的现实意义。本文开展了一种全新的电力负荷能耗监测方法——非侵入式电力负荷分解与监测的研究,突破了目前只能对电力负荷进行功率总量监测的现状,将功率监测深入、细化到负荷内部各主要用电设备类。 提出了一种非侵入式电力负荷分解的最优求解方法,该法是基于用电设备正常工作时的稳态电流具有一定统计规律的这一事实。当某一电力负荷内部含有n类主要用电设备时,其电流可近似用这n类用电设备电流的线性叠加来估计。于是负荷分解就是应用最优方法求取一组合理的权重系数使得负荷估计电流与负荷真实电流最为接近,从而确定电力负荷中不同类型用电设备的功率消耗比例。通过对多个实测算例的计算分析,证实了这种方法的有效性。 针对简单的电力用户,提出一种非侵入式电力负荷分解的表格方法,该法首先选定一个功率比例间隔,并按照这个比例间隔组合出电力负荷内部主要用电设备所有可能的功率比例;然后离线求取这些功率比例组合所对应的单元估计电流,形成单元估计电流和功率比例的对应表;在线应用时只需找到与单元实测负荷电流最为接近的单元估计电流便可直接得到负荷内部主要用电设备的功率比例,实现负荷分解功能。实测表明该法在基本不影响计算精度的同时,可有效提高计算速度。由于无需进行基于迭代的最优化计算,可降低测量装置的成本,适合于用电设备种类较少的简单负荷。 非侵入式电力负荷分解要求用电设备的单元电流(即其电流基波幅值的标幺值为1时的电流)能够准确地统计得到。但由于用电设备的种类繁多以及量测条件的限制,无法实现对每一类用电设备都进行单独的大量采样来统计得到其单元电流。针对这一问题,提出了一种非侵入式用电设备单元电流参数的近似获取方法。该法可在不影响电力用户正常生产、生活的情况下得到其内部主要用电设备单元电流的近似参数。 根据非侵入式电力负荷分解监测系统多层次、分布式的结构特点,建立了一个基于多Agent技术的系统架构,并对各种Agent的具体功能进行了说明。结合负荷分解及监测的要求,开发了一套基于虚拟仪器的电力负荷分解监测装置,给出了装置的软、硬件结构。对实测数据的分析计算表明该装置可有效实现电力负荷在线分解与监测。


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