非侵入式能效监测终端技术说明_20170419
非侵入式能效监测终端技术说明
非侵入式能效监测终端技术说明一、重点技术介绍（一）应用范围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意义。
传统的能耗监测是采用分项能耗计量的方法，即对供电电路进行分项计量改造，在每类甚至每个设备上按照要求安装带有通信功能的电能表，实现能耗的数据采集与监测分析。
非侵入式能效监测是能效监测的一种新技术，其基本思想是无需进入负荷内部，仅通过对电力负荷入口处的电压、电流及功率信息进行测量、分析，便可得到负荷内部不同用电设备实时的功率消耗比例，从而实现负荷分解。
非侵入式能效监测为电力公司和用电企业提供了一种用最少的侵入实现对负荷内部用电设备功率消耗的低成本监测方法，是智能用电系统的基础新技术，可用于共建筑（如高校、医院、政府等）、商业大楼、工业企业、居民小区等领域能效监测与管理。
（二）技术原理非侵入式能效监测终端通过分析其量测点处的电压、电流等电气量，实现对用户总负荷的分解，估计出单个用电设备的使用状态、能耗等用能信息。
负荷分解包括数据量测、数据处理、事件探测、特征提取、负荷识别5大步骤，在此基础上还有针对电网和用户的各种高级应用。
负荷印记是非侵入式能效监测的重要概念，定义为一个用电设备在运行中所体现的独特的能反映用电状态的信息，如有功的波形等。
负荷印记包含了负荷的运行特征，而这些特征由用电设备的工作条件决定，据此可将负荷印记分为稳态、暂态、运行模式三类，其中稳态与暂态两类负荷印记取决于设备内部的元器件特征；运行模式类负荷印记则由设备的运行控制策略决定。
负荷印记的各种特征具有重现性，故基于负荷印记特征可识别负荷类型及其使用状况，此即非侵入式能效监测的实现原理。
美国麻省理工最早进行了非侵入式能耗监测技术研究，研究和实验表明，非侵入式能耗监测可具有良好的负荷分析准确率。
数据来源：REDD: A Public Data Set for Energy Disaggregation Research（三）技术方案设计方法传统的侵入式负荷监测需要为每个被监测负荷安装数据采集和传感器等硬件，然后将监测的各个设备的数据传输至数据处理中心，其硬件复杂而软件简单，安装和维护的费用高，同时在安装过程中可能需要进入负荷内部，这将影响用户的正常生活带来不便，甚至影响系统运行。
非侵入式负荷监测终端设计与实现
非侵入式负荷监测终端设计与实现一、引言随着科技的不断发展，能源消耗越来越受到人们的关注。
为了更有效地管理和控制能源消耗，在各种环境中进行有效的负荷监测变得尤为重要。
而非侵入式负荷监测技术因其无需改动被监测设备的特性，成为了当前监测技术的热点。
本文将围绕非侵入式负荷监测终端的设计与实现展开讨论。
二、非侵入式负荷监测介绍非侵入式负荷监测技术是一种无需改变被监测设备的监测方法。
它能够通过在电源线上安装传感器或者利用电磁感应技术进行电流、电压、功率等参数的监测，从而实现对电器设备消耗能量的监测。
相比传统的侵入式技术，非侵入式负荷监测技术不需要对设备进行改动，使用方便，安装成本低廉，因而受到了广泛的关注。
三、设计目标与要求1. 低成本：考虑到监测设备的普及，需要尽可能降低监测终端的成本，以便更广泛地使用。
2. 高精度：监测终端需要能够准确地获取电流、电压、功率等参数，以保证监测数据的准确性。
3. 稳定可靠：监测终端需要在长时间使用过程中保持稳定可靠的性能，避免因设备故障造成的数据误差。
4. 易于安装与使用：监测终端需要能够方便地安装在电源线上，并提供简单易懂的使用界面。
四、设计方案1. 硬件设计：监测终端主要包括传感器、微控制器、通信模块等组件。
传感器用于获取电流、电压等参数，微控制器用于数据的处理和控制，通信模块用于与监测平台进行数据传输。
2. 软件设计：监测终端需要进行数据的采集、处理和传输。
为了提高数据的精度和稳定性，需要进行合理的算法设计和优化。
3. 界面设计：为了方便用户的使用，监测终端需要提供简单易懂的用户界面，包括显示监测数据、设置参数等功能。
五、实现过程1. 硬件实现：根据设计要求，选择合适的传感器和微控制器，并设计相应的电路。
在实际制作中，需要考虑电路的稳定性、抗干扰能力等因素，确保监测终端的性能稳定可靠。
2. 软件实现：编写相应的数据采集、处理和传输程序，并进行测试和调试。
在编写程序时，需要考虑数据的实时性和准确性，规避不同场景下可能出现的异常情况。
非侵入式负荷监测终端设计与实现
非侵入式负荷监测终端设计与实现作者：王凯耿悦桐周宇昊邢单玺来源：《电脑知识与技术》2020年第10期摘要：能源互联和泛在电力物联网对智能电网提出了更高的要求，同时也对用电信息数据深度挖掘提出了更高的要求。
该文设计了非侵入式负荷监测终端，根据功能需求，进行整体方案确定、软硬件系统设计，进而判断各用电单元的种类、状态。
最后，通过实验测试，验证终端的可靠性和稳定性。
关键词：泛在电力物联网;非侵入式负荷监测;终端设计中图分类号：TP319 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2020）10-0050-03近年来，电力行业随着大数据的发展得到了前所未有的发展，在监测和分析领域尤为突出，为了解决侵入式监测方法的诸多弊端，上世纪八十年代初由Hart教授最先提出利用电参数采集装置提出了非侵入负荷监测技术的相关概念。
随着进入21世纪，大数据的蓬勃发展，利用大数据分析算法对电参数进行分析的非侵入式监测方法也得到了很好的发展，利用大数据分析和判断各用电单元的种类、状态，而且非侵入式监测对硬件的要求比较低。
利用大数据分析进行非侵入式监测有利于建设节约型社会，实现能源的可持续性发展，并为缓解能源压力献出一份绵薄之力。
本文设计了一种非侵入式负荷监测终端，利用电能监测模块IM1281B测量电参数，利用STM32单片机对电能监测模块IM1281B的测量数据进行大数据分析，用以判断各用电单元的种类、状态，并将收到的数据和分析的结果通过GPRS模块上传到监测主站，同时将数据存储终端的存储模块上，并显示在OLED显示模块上;当主站收不到数据时，工作人员也可以在现场直接查看或调取数据;其中供电电路设有防雷电路，在配电系统受到雷击时不受损害，且该方法具有成本较低、响应时间较短、精度较高、功耗低、监测范围广等特点，可适用于大范围的用户监测。
1整体设计方案本文的非侵入式负荷监测终端的硬件结构包括以$TM32为核心，降压电源模块、锂电池充电模块、电能监测模块IM1281B、GPRS模块、OLED显示模块、锂电池、sD卡读写模块以及Web服务器和数据服务器。
非侵入式检测技术在无损检测中的应用与精度评估
非侵入式检测技术在无损检测中的应用与精度评估无损检测技术在现代工业领域中扮演着重要的角色，它能够帮助我们发现和评估材料或结构中的缺陷，而无需对其进行破坏性测试。
近年来，非侵入式检测技术在无损检测领域中的应用日益受到关注。
本文将探讨非侵入式检测技术在无损检测中的应用，并对其精度进行评估。
非侵入式检测技术，即通过使用各种传感器和成像技术来获取目标物体的信息，而无需对目标物体进行任何实质性的干预或改变。
这种技术在许多领域中都得到了广泛的应用，如建筑领域、航空航天领域和化工领域等。
在无损检测领域中，非侵入式检测技术主要应用于评估材料和结构的健康状况以及检测可能存在的缺陷。
这种技术能够帮助工程师和检测人员快速、准确地了解目标物体的内部结构和特性，从而判断其是否存在缺陷或潜在的问题。
非侵入式检测技术可以应用于各种类型的材料，包括金属、陶瓷、塑料等。
在无损检测中，非侵入式检测技术的应用非常广泛，其中最常见的技术包括超声波检测、热成像检测和X射线检测等。
超声波检测技术是一种通过发射超声波进入目标物体内部，并通过接收超声波回波来分析目标物体的内部结构和缺陷的方法。
热成像检测技术则是通过探测目标物体表面的热量分布来判断其内部结构和缺陷情况。
而X射线检测技术通过使用X射线穿透目标物体，并收集透射的X射线来获得目标物体的内部信息。
这些非侵入式检测技术在无损检测中的应用具有许多优势。
首先，使用非侵入式检测技术可以避免对目标物体的破坏，并提高检测的效率。
其次，非侵入式检测技术可以应用于复杂的结构中，如管道、棒件和焊点等，使得检测过程更加全面和准确。
此外，由于大多数非侵入式检测技术可以进行远程操作，因此可以减少工作人员的暴露风险。
然而，非侵入式检测技术在应用过程中也存在一些挑战。
首先，不同的材料和结构可能需要不同的检测方法和参数设置，这就需要工程师具备充足的专业知识和经验来选择合适的检测方案。
其次，非侵入式检测技术对设备和环境要求较高，例如超声波探头需要保持良好的耦合效果，以确保信号的传递和接收质量。
非侵入式负荷监测终端设计与实现
非侵入式负荷监测终端设计与实现1. 引言1.1 背景介绍非侵入式负荷监测技术是一种能够实时监测电力系统中各个负载设备工作状态和电能消耗情况的重要技术手段。
随着能源消耗量的不断增加和电网运行的复杂化，对电力系统的负荷监测和管理要求也越来越高。
传统的负荷监测方式通常采用电流互感器或分流器等硬件设备来实现，但这种方法存在着设备安装麻烦、成本高昂、对系统影响大等问题。
针对传统负荷监测方式存在的问题，非侵入式负荷监测技术应运而生。
它利用先进的传感技术和数据处理算法，可以在不改变原有系统结构的情况下，实现对系统负荷状态的实时监测和分析。
这种技术能够有效降低系统运行成本，提高系统监测的精度和实时性，为电力系统运行和管理提供了更加可靠的支持。
在当前信息化和智能化的背景下，非侵入式负荷监测技术的研究意义和应用前景更加广阔。
通过对负荷监测终端的设计与实现，可以进一步提高电力系统的智能化程度，实现对系统负荷的精准监测和管理，为电力系统的安全稳定运行提供有力保障。
【2000字】1.2 研究意义负荷监测是对设备或系统承担的负载进行实时监测和分析的过程，可以帮助用户了解设备的运行状态、负荷情况及电压、电流等参数的变化。
非侵入式负荷监测终端设计与实现具有非接触、高精度、高可靠性等特点，可以用于工业生产、电力系统、能源管理等领域。
研究意义在于提高工业生产效率，实现智能化生产管理，减少能源浪费，降低生产成本，保障设备安全运行等方面具有重要意义。
通过非侵入式负荷监测终端的设计与实现，可以实现对设备负载的实时监测，提高电力系统的安全性和稳定性，减少因负荷过载而引发的事故，节约维护成本和减少停机时间。
非侵入式负荷监测技术的研究与应用还可以促进新能源的开发利用，优化能源配置，提高能源利用率，推动可再生能源的发展和利用，实现低碳环保发展目标。
非侵入式负荷监测终端设计与实现的研究具有重要的理论与实践意义。
1.3 研究目的研究目的是为了解决传统负荷监测终端存在的一些问题，如侵入性强、成本昂贵、数据采集效率低等。
非侵入式电力负荷监测技术分析
非侵入式电力负荷监测技术分析在新时期的社会发展进程中，群众的用电量逐步增加，所以说，群众为了更好的监测用电量，就引用了非侵入式电力负荷监测技术，此种技术通过对总电力的解析和探索，能够给群众呈现出不同阶段的用电情况，这就能够在较大程度上为群众节约一部分电量，也积极落实了我国节能减排的理念。
所以说，此文简要的阐述了非侵入式电力负荷监测技术的相关概念，从而积极探索了非侵入式电力负荷监测技术的发展前景，为我国电力行业的健康发展提供坚实的保障。
标签：非侵入式;电力负荷监测技术;概念;发展前景一、引言在社会主义市场经济迅猛发展的进程中，我国电力部门内部的发展模式和运营模式也需要实行变革和创新，而且为了增强我国的用电效果，适当的降低电力系统运行成本，让群众体验更为优质的电力，就需要从群众的实际用电情况入手，熟知其每个阶段的用电情况以及各种家电设施的用电情况，在此过程中就需要引用非侵入式电力负荷监测技术，以此来监测整个电力系统，把最真实的用电量反馈给群众，从而适当的减少电量的浪费以及用电不当的情况发生。
而且在非侵入式电力负荷监测技术使用的过程中，主要是把传感器装置到每户的电力系统上，这样就可以对用户的用点量实时监控了，此种技术最大的优点就是用电量反馈的准确性，但是也有一定的缺点，也就是安装成本较高，施工难度系数大，群众对于此种技术的使用认可度较低，另外，我国电力部门对非侵入式电力负荷监测技术的探索和了解还不够深入。
二、非侵入式电力负荷监测的相关概念非侵入式电力负荷监测这一理念是在上个世纪80年代提出的，其本质就是借助负荷分解方式监测群众的用电量，在使用的过程中需要借助传感器，只有这样才能够对群众的电压、电流以及功率实行监控和整合，并且电力部门有关技术人员可以经过对这些电力信息的分析，及时的了解群众在每个阶段的用电量，掌握其用电规律，从而灵活的调节电力系统的输电模式。
并且在非侵入式电力负荷监测技术的运用过程中，电力企业还可以借助有效的群众信息数据，做出各种科学的决策，从而为实现惠民利民提供坚实的保障，而且这一技术得到了广大电力企业的运用和推广，也值得有关技术人员的探究和钻研。
电力能效监测终端技术条件(试行)
电力能效监测终端技术条件（试行）1范围本规范规定了电力能效监测终端的技术要求、试验方法、检验规则及标志、运输与贮存。
本规范适用于电力能效监测终端的制造、检验、使用和验收。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2423. 1电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温GB/T 2423.2电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温GB/T 2423.3电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Cab:恒定湿热试验GB/T 2423. 10电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fc:振动((i1弦)GB/T 2829-2002周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验) GB 4208外壳防勿’‘等级江P代}i })GB/T 5169. 11电工电子产品着火危险试验第11部分:灼热妊/热妊基本试验方法成品的灼热妊可燃性试验方法GB/T 13384机电产品包装通用技术条件GB/T 16935. 1-2008低压系统内设备的绝缘配合第1部分:原理、要求和试验GB/T 17215.211-2006交流电测量设备通用要求、试验和试验条件第11部分:测量设备GB/T 17215.321-2008交流电测量设备特殊要求第21部分:静止式有功电能表((1级和2级)GB/T 17215.352交流电测量设备特殊要求第52部分:符号GB/T 19582基于Modbus }办议的工业自动化网络规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3. 1电力能效监测终端power energy efficiency monitoring terminal指采集、处理电气量和非电气量(如流量、压力、温度、湿度等)信息，并能与采集服务器进行数据交换的装置，简称监测终端(监测终端分为五类，具体见附录)。
非侵入式能效监测终端技术说明-20170419
非侵入式能效监测终端技术说明一、重点技术介绍（一）应用范围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意义。
传统的能耗监测是采用分项能耗计量的方法，即对供电电路进行分项计量改造，在每类甚至每个设备上按照要求安装带有通信功能的电能表，实现能耗的数据采集与监测分析。
非侵入式能效监测是能效监测的一种新技术，其基本思想是无需进入负荷内部，仅通过对电力负荷入口处的电压、电流及功率信息进行测量、分析，便可得到负荷内部不同用电设备实时的功率消耗比例，从而实现负荷分解。
非侵入式能效监测为电力公司和用电企业提供了一种用最少的侵入实现对负荷内部用电设备功率消耗的低成本监测方法，是智能用电系统的基础新技术，可用于共建筑（如高校、医院、政府等）、商业大楼、工业企业、居民小区等领域能效监测与管理。
（二）技术原理非侵入式能效监测终端通过分析其量测点处的电压、电流等电气量，实现对用户总负荷的分解，估计出单个用电设备的使用状态、能耗等用能信息。
负荷分解包括数据量测、数据处理、事件探测、特征提取、负荷识别5大步骤，在此基础上还有针对电网和用户的各种高级应用。
负荷印记是非侵入式能效监测的重要概念，定义为一个用电设备在运行中所体现的独特的能反映用电状态的信息，如有功的波形等。
负荷印记包含了负荷的运行特征，而这些特征由用电设备的工作条件决定，据此可将负荷印记分为稳态、暂态、运行模式三类，其中稳态与暂态两类负荷印记取决于设备内部的元器件特征；运行模式类负荷印记则由设备的运行控制策略决定。
负荷印记的各种特征具有重现性，故基于负荷印记特征可识别负荷类型及其使用状况，此即非侵入式能效监测的实现原理。
美国麻省理工最早进行了非侵入式能耗监测技术研究，研究和实验表明，非侵入式能耗监测可具有良好的负荷分析准确率。
数据来源：REDD: A Public Data Set for Energy Disaggregation Research （三）技术方案设计方法传统的侵入式负荷监测需要为每个被监测负荷安装数据采集和传感器等硬件，然后将监测的各个设备的数据传输至数据处理中心，其硬件复杂而软件简单，安装和维护的费用高，同时在安装过程中可能需要进入负荷内部，这将影响用户的正常生活带来不便，甚至影响系统运行。
非侵入式负荷监测系统的发展及应用
非侵入式负荷监测系统的发展及应用摘要对电力系统而言，负荷监测具有重要意义。
传统的负荷监测一般需要在每一个被监视负荷处加装传感器等硬件设备，这种侵入式监测方法在安装和维护方面需要花费大量的时间和金钱，也满足不了不断发展的电力系统的需要。
为此，人们提出了非侵入式负荷监测系统，它只需要在电力入口处安装监测设备，通过监测该处的电压、电流等信号就可以分析得到负荷集群中单个负荷的种类和运行情况。
NILM可以方便地进行负荷监测，能够节省安装和维护所需要的时间和金钱，符合目前整个社会所提倡的建设节约型社会的要求。
对电力公司来说，NILM还有助于电力公司了解电力用户负荷的构成，加强负荷侧管理，通过引导用户合理消费、合理安排负荷的使用时间达到调节峰谷差和降低网损等目的；有助于改善电力负荷的预测精度，为电力系统仿真分析、系统规划提供更准确的数据。
对电力用户来说，‘通过NlLM对负荷能耗等数据的有效分析可以减少不必要的能源开销，达到节能降耗的目的。
非侵入式负荷监测是未来电力测量方面的发展趋势，吸引了学术界和工业界的广泛关注。
电力负荷的暂态响应特性是与其执行的物理任务密切相关的，不同类型的负荷在投切等过程中，通常会表现出独特的暂态特征信息。
据此暂态特征信息，NlLM能够实现对整个变电站、建筑物内部负荷集群的分解与分析，进一步获得有用的信息。
它一定程度上能克服利用负荷稳态特征信息进行负荷辨识时的局限性，能够提高负荷辨识率。
NILM系统应该能够自动检测负荷投切等所引起的暂态过程，并触发相关程序把暂态信息记录下来，然后送给后台高级应用程序做进一步处理。
一、研究背景一百多年以来，电力从无到有已经渗透到我们生产生活的方方面面。
随着现代社会的发展，电能已经是现代经济中使用最为广泛、最重要的能源。
电能由于具有使用方便、传输简单、清洁安全等优点，在国民生产和生活能源中所占的比重也日益增大，我国一半以上的能源是以电能形式通过电网进行输送和分配使用的。
非介入式负荷监测(NILM)系统用感知装置-最新国标
目次图1 非介入式负荷监测原理示意图 ...................................................... IV 图2 NILM 系统构成 ................................................................... 3 图3 NILM 感知装置（NSD ）的构成示意图 ............................................... 4 图4 NILM 系统运行框图 ............................................................... 6 图A.1 NILM 系统应用示例 ............................................................. 7 图A.2 家用配电柜中的NILM 感知装置安装示例 ............................................ 8 图C.1 准确度等级的概念 .............................................................. 1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................14NILM 系统构成.......................................................................24.1概述...........................................................................24.2NILM 感知装置...................................................................34.3NILM 分析器.....................................................................35NILM 感知装置（NSD ）的分类..........................................................35.1概述...........................................................................35.2NSD 分类的定义..................................................................45.3其他NSD 参数...................................................................56NILM 系统的运行.....................................................................5附录A （资料性）NILM 运行过程简介....................................................7A.1NILM 运行实例...................................................................7A.2NILM 的数据与技术...............................................................7A.3NILM 感知装置（NSD ）示例........................................................7附录B （资料性）数据比特率...........................................................9附录C （资料性）测量设备与NILM 感知装置对照.........................................10C.1概述..........................................................................10C.2测量设备类型..................................................................10C.3测量设备要求概览..............................................................10C.4NILM 感知装置与测量设备的关系.. (1111)表1 基于输入采样频率的NSD 分类 ...................................................... 4 表2 基于输出速率的NSD 分类 . (4)表3 基于数据比特率的NSD分类 (4)表A.1 NILM系统中数据与技术示例 (7)表A.2 NILM感知装置及其典型特征示例 (8)表B.1 数据比特率计算示例 (9)表C.1 测量设备概览 (10)非介入式负荷监测(NILM)系统用感知装置1 范围本文件旨在根据非介入式负荷监测（以下简称NILM）技术现状，对用于NILM系统的NILM感知装置进行分类。
非侵入式能效监测终端技术说明-20170419
非侵入式能效监测终端技术说明一、重点技术介绍（一）应用范围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意义。
传统的能耗监测是采用分项能耗计量的方法，即对供电电路进行分项计量改造，在每类甚至每个设备上按照要求安装带有通信功能的电能表，实现能耗的数据采集与监测分析。
非侵入式能效监测是能效监测的一种新技术，其基本思想是无需进入负荷内部，仅通过对电力负荷入口处的电压、电流及功率信息进行测量、分析，便可得到负荷内部不同用电设备实时的功率消耗比例，从而实现负荷分解。
非侵入式能效监测为电力公司和用电企业提供了一种用最少的侵入实现对负荷内部用电设备功率消耗的低成本监测方法，是智能用电系统的基础新技术，可用于共建筑（如高校、医院、政府等）、商业大楼、工业企业、居民小区等领域能效监测与管理。
（二）技术原理非侵入式能效监测终端通过分析其量测点处的电压、电流等电气量，实现对用户总负荷的分解，估计出单个用电设备的使用状态、能耗等用能信息。
负荷分解包括数据量测、数据处理、事件探测、特征提取、负荷识别5大步骤，在此基础上还有针对电网和用户的各种高级应用。
负荷印记是非侵入式能效监测的重要概念，定义为一个用电设备在运行中所体现的独特的能反映用电状态的信息，如有功的波形等。
负荷印记包含了负荷的运行特征，而这些特征由用电设备的工作条件决定，据此可将负荷印记分为稳态、暂态、运行模式三类，其中稳态与暂态两类负荷印记取决于设备内部的元器件特征；运行模式类负荷印记则由设备的运行控制策略决定。
负荷印记的各种特征具有重现性，故基于负荷印记特征可识别负荷类型及其使用状况，此即非侵入式能效监测的实现原理。
美国麻省理工最早进行了非侵入式能耗监测技术研究，研究和实验表明，非侵入式能耗监测可具有良好的负荷分析准确率。
数据来源：REDD: A Public Data Set for Energy Disaggregation Research（三）技术方案设计方法传统的侵入式负荷监测需要为每个被监测负荷安装数据采集和传感器等硬件，然后将监测的各个设备的数据传输至数据处理中心，其硬件复杂而软件简单，安装和维护的费用高，同时在安装过程中可能需要进入负荷内部，这将影响用户的正常生活带来不便，甚至影响系统运行。
非侵入式负荷监测终端设计与实现
非侵入式负荷监测终端设计与实现一、引言在电力系统中，负荷监测是非常重要的一环。
通过负荷监测，可以实时了解电网负荷情况，为电网调度和运行提供重要的数据支持。
传统的负荷监测通常通过安装传感器或者电表来进行，但是这种方法存在一些问题，比如需要断电安装，影响用户用电，安装位置和数量受限等。
非侵入式负荷监测技术应运而生，它能够在不断电、不改变原有线路结构的情况下，实现对负荷的监测，解决了传统监测方法所存在的问题。
本文以非侵入式负荷监测终端的设计与实现为主题，介绍了非侵入式负荷监测技术的原理和特点，以及非侵入式负荷监测终端的设计和实现过程。
二、非侵入式负荷监测技术原理和特点1. 原理非侵入式负荷监测技术通过在电力线路上添加一定的传感器或者设备，实现对负荷的监测。
传感器或者设备通常以夹式或者挂式的方式安装在电力线路上，不需要断电，也不需要改变原有的线路结构。
这些传感器或者设备能够实时采集电流、电压等数据，通过数据处理和分析，实现对负荷的监测。
2. 特点（1）不需要断电安装，不影响用户用电。
传统的负荷监测通常需要断电安装传感器或者电表，会影响用户用电。
而非侵入式负荷监测技术不需要断电，不会影响用户用电。
（2）安装位置和数量不受限制。
传统的负荷监测通常需要安装在特定位置，而且数量也受限制。
非侵入式负荷监测技术安装位置和数量不受限制，可以根据需要自由选择安装位置和数量。
（3）数据采集方便，实时性好。
非侵入式负荷监测技术可以实时采集电流、电压等数据，数据采集方便，实时性好。
1. 设计要求非侵入式负荷监测终端的设计要求通常包括以下几个方面：（1）数据采集精度高。
负荷监测需要高精度的数据支持，所以非侵入式负荷监测终端的数据采集精度要求较高。
（2）抗干扰能力强。
电力系统中存在各种干扰，所以非侵入式负荷监测终端需要具有较强的抗干扰能力，保证数据采集的准确性。
（3）通信稳定可靠。
负荷监测数据需要实时传输到监控中心，所以非侵入式负荷监测终端的通信稳定可靠性能要求较高。
一种非侵入式负荷辨识方法、终端及系统[发明专利]
![一种非侵入式负荷辨识方法、终端及系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1acc5762f11dc281e53a580216fc700abb685219.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910784127.X(22)申请日 2019.08.23(71)申请人 北京中电飞华通信股份有限公司地址 100070 北京市丰台区航丰路一号时代财富天地大厦28层申请人 国网信息通信产业集团有限公司(72)发明人 李博 赵静 王卫卫 王奔 刁琪 (74)专利代理机构 北京风雅颂专利代理有限公司 11403代理人 李倩(51)Int.Cl.G01R 31/00(2006.01)G01R 21/06(2006.01)G01R 21/00(2006.01)(54)发明名称一种非侵入式负荷辨识方法、终端及系统(57)摘要本发明公开了一种非侵入式负荷辨识方法，所述方法包括：获取用户负荷总进线上的电流及电压；根据所述用户负荷总进线上的电流及电压，提取辨识特征数据；将所述辨识特征数据与已建立的模型特征库中的已知负荷特征进行特征比对，并辨识用户负荷类型；输出用户负荷类型。
通过本发明的方法，能够准确识别用户负荷的类型，并且采用在负荷辨识终端完成采集与识别的方式，降低了负荷辨识终端和负荷主站之间的数据传输量，减轻了负荷主站的工作压力。
权利要求书2页 说明书6页 附图4页CN 110672934 A 2020.01.10C N 110672934A1.一种非侵入式负荷辨识方法，其特征在于，所述方法包括：获取用户负荷总进线上的电流及电压；根据所述用户负荷总进线上的电流及电压，提取辨识特征数据；将所述辨识特征数据与已建立的模型特征库中的已知负荷特征进行特征比对，并辨识用户负荷类型；输出用户负荷类型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还可以输出：负荷启停时间、负荷运行时间、负荷总电量以及单个负荷的电量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取辨识特征数据包括提取负荷的稳态特征、暂态特征和时间特征。
非侵入式测试和无损检测技术
非侵入式测试和无损检测技术非侵入式测试和无损检测技术是现代科技领域中非常重要的一部分，它们被广泛应用于各种行业，以确保产品和设备的质量和安全性。
这些技术能够在不破坏对象的情况下，通过各种手段进行测试和检测，从而发现潜在的缺陷和问题。
非侵入式测试技术是指在测试过程中不需要对待测对象进行直接的物理干预。
它不会对被测对象造成任何损伤或影响，因此非常适合于对重要设备进行检测，如核电站、飞机、列车等。
非侵入式测试技术包括热红外成像、激光测量、声学检测等。
其中，热红外成像技术是一种通过探测目标物体的红外辐射来进行测试的方法。
这项技术可以快速准确地测量被测对象的热量分布，从而检测出潜在问题。
例如，在建筑工程中，热红外成像技术可以用于检测墙体和屋顶的隐性热桥，准确查找出热量泄漏的地方，以节约能源。
此外，在电力行业中，热红外成像技术可以用于检测电缆和变压器的热量异常，及时发现并修复潜在的故障，从而保障电力供应的可靠性。
激光测量技术是一种通过测量激光束在物体表面的反射来进行测试和检测的方法。
激光测量技术具有高精度、非接触的优点，广泛应用于工业制造、航空航天等领域。
例如，在汽车制造业中，激光测量技术可以用于检测车体的尺寸、形状和平整度，确保产品的质量符合标准。
在飞机制造业中，激光测量技术可以用于检测飞机机翼的曲率和弯曲程度，及时发现并修复潜在的结构问题。
声学检测技术是一种通过测量声波在对象中传播的速度和波形来进行测试和检测的方法。
它广泛应用于建筑工程、船舶制造、地质勘探等领域。
例如，在建筑工程中，声学检测技术可以用于检测建筑物内部的裂缝、空洞和结构缺陷，及时发现并修复潜在的安全隐患。
在船舶制造领域，声学检测技术可以用于检测船体的腐蚀和损伤情况，及时维修和保养船舶以确保安全航行。
除了非侵入式测试技术，无损检测技术也是非常重要的一种技术手段。
无损检测是指通过对被测对象进行各种物理及化学方法的测试，而不会造成永久性损伤或影响对象的正常使用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
非侵入式能效监测终端技术说明一、重点技术介绍（一）应用围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意义。
传统的能耗监测是采用分项能耗计量的方法，即对供电电路进行分项计量改造，在每类甚至每个设备上按照要求安装带有通信功能的电能表，实现能耗的数据采集与监测分析。
非侵入式能效监测是能效监测的一种新技术，其基本思想是无需进入负荷部，仅通过对电力负荷入口处的电压、电流及功率信息进行测量、分析，便可得到负荷部不同用电设备实时的功率消耗比例，从而实现负荷分解。
非侵入式能效监测为电力公司和用电企业提供了一种用最少的侵入实现对负荷部用电设备功率消耗的低成本监测方法，是智能用电系统的基础新技术，可用于共建筑（如高校、医院、政府等）、商业大楼、工业企业、居民小区等领域能效监测与管理。
（二）技术原理非侵入式能效监测终端通过分析其量测点处的电压、电流等电气量，实现对用户总负荷的分解，估计出单个用电设备的使用状态、能耗等用能信息。
负荷分解包括数据量测、数据处理、事件探测、特征提取、负荷识别5大步骤，在此基础上还有针对电网和用户的各种高级应用。
负荷印记是非侵入式能效监测的重要概念，定义为一个用电设备在运行中所体现的独特的能反映用电状态的信息，如有功的波形等。
负荷印记包含了负荷的运行特征，而这些特征由用电设备的工作条件决定，据此可将负荷印记分为稳态、暂态、运行模式三类，其中稳态与暂态两类负荷印记取决于设备部的元器件特征；运行模式类负荷印记则由设备的运行控制策略决定。
负荷印记的各种特征具有重现性，故基于负荷印记特征可识别负荷类型及其使用状况，此即非侵入式能效监测的实现原理。
美国麻省理工最早进行了非侵入式能耗监测技术研究，研究和实验表明，非侵入式能耗监测可具有良好的负荷分析准确率。
数据来源：REDD: A Public Data Set for Energy Disaggregation Research（三）技术方案设计方法传统的侵入式负荷监测需要为每个被监测负荷安装数据采集和传感器等硬件，然后将监测的各个设备的数据传输至数据处理中心，其硬件复杂而软件简单，安装和维护的费用高，同时在安装过程中可能需要进入负荷部，这将影响用户的正常生活带来不便，甚至影响系统运行。
非侵入式能效监测是一种不影响或者尽可能小地影响作用对象的监测工具，可以为电力公司提供住宅用户等各种电力设备电能消耗的具体数据。
非侵入式能效监测终端最大的不同之处就在于只需要在电力进线处装设信号采样装置，根据所采集的系统总电能信号就能分析出单类设备的用电信息，克服了传统侵入式监测方法成本高、监测装置安装、维护不便的缺点。
在典型框架中，负荷分解包括数据量测、数据处理、事件探测、特征提取、负荷识别五大步骤。
数据量测其目的在于获得总负荷的稳态和暂态信号。
量测误差对非侵入式能效监测有重要影响，重点在于进行数据处理并提高负荷识别方法的抗噪能力。
数据处理主要包括去噪和有功等电气量的计算、标幺化等。
标幺化的目的是便于处理电能质量波动带来的干扰问题。
针对处理后的数据，可进行事件探测，以得知用电设备的运行状态变化情况。
事件探测的依据是一定时间段负荷印记的变化情况，具体有规则判断和变点检测两种方法。
该部分的难点在于各方法的参数选取，其中时间段大小与负荷印记变化阈值的选取至关重要，太大或太小均会引起错误的事件探测结果，并可能增加计算量。
特征提取即从事件发生前后的数据中提取出供负荷识别使用的一系列不同的负荷印记特征。
目前已有很多方案，如针对有功负荷印记提出了傅里叶变换、小波变换等提取方案。
为了准确识别负荷印记相似的负荷，提取的特征信息应该尽量有效，不同的负荷印记及提取方法的选择会有不同的结果。
负荷识别是将上步提取的特征与已有负荷特征库中的负荷特征进行比较，当两者达到一定的相似度时，就辨识出相应的用电设备。
负荷特征库的建立方法目前有两种，其一是在人工辅助下记录各用电设备的负荷印记特征，其二是通过算法自动分类。
负荷识别算法则主要存在数学优化算法和模式识别算法两种，前者的效果通常较差故使用较少，后者属于人工智能方法的一个分支，可选算法较多，性能上各有优缺点。
（四）可行性分析方法非侵入式能效监测终端只需在电力供给的入口处安装监测装置，在基本不影响用户的情况下，进行设备用电情况监测和能效分析，技术上可行，并比传统侵入式能效监测方法有明显优势。
随着信息技术的发展，使得非侵入式能效监测终端在性能迅速提升的同时成本却大幅度下降，具有明显的成本优势，经济上可行，并在未来具有广阔的应用前景。
（五）效益评估及风险控制方法非侵入式能效监测终端具有良好的效益。
电力系统的效益：能效监测数据为更科学合理地制定电价、分配资金，为电力系统实施分段电价和分时电价等提供衡量的标准；同时可以更全面的评估电力公司的能效项目，提高电力资产的利用率。
电力用户的效益：根据能效监测数据，用户能够更清楚直观地了解不同时间段每类用电设备的电能消耗及运行情况，通过分析不同时间段每类电力设备所消耗的电量，用户可以更合理地安排相关设备的运行状态及各类用电设备的使用时间和方法，最大程度的降低电能消耗，减少电费开支。
全社会的效益：能效监测数据能够推动制造商加速开展低能耗设备的研发，相关部门制定政策时更科学合理，提高能源利用率，降低环境污染和减缓温室效应。
（六）技术应用推广关键点及建议非侵入式能效监测终端推广应用的技术关键点是深入进行综合负荷稳态特征和暂态特征的负荷分类研究。
负荷的稳态特征研究已经比较成熟，暂态特征可以补充稳态特征所提供信息的不足之处，不同类型负荷在投切过程中其暂态特性是独一无二的，对非侵入式能效监测来讲有非常重要的作用。
非侵入式能效监测终端推广应用需要开展多类型的示应用，选择具有典型特征的示区域（如居民小区、商业办公楼等），安装非侵入式能效监测终端，获取相应能效数据，通过示项目促进技术的发展、成熟和完善。
二、典型案例案例摘要（一）项目背景在我国能源消耗中，工业是能源消耗的大户，占全国能源消耗总量的70%左右且总体用能水平不高，加强工业企业能效监测与节能服务是减少能源消耗、提高企业经济效益、保护环境的有效途径。
泰发特钢在线能效监测节能服务项目通过非侵入式能效在线监测终端采集企业用能数据，向企业提供用能情况分析、节能建议等综合服务，帮助企业节能降耗。
（二）技术方案传统分项计量的优点在于计量准确，但是有两个明显的不足：一是终端数量依赖于用电回路和用电设备的类型及数量，能效监测要求越高则所需配置终端数量越大，改造成本较大；二是终端安装需要断电时间较长，严重影响用户正常的生产生活需要，往往成为项目不能正常实施的关键。
本项目采用非侵入式能效监测终端进行能耗数据采集与分解，其主要优点在于：一是实现了分项计量功能，一台非侵入式能效终端能实现一个供电回路的分项计量功能，能比较准确的识别各用电设备能耗。
二是实施与改造成本优势明显，非侵入式能效终端安装实施改造量小；终端所需数量大大小于分项计量终端，改造成本优势明显。
三是实现了设备状态分析与报警，非侵入式能效终端采集和分析各类用电设备负荷印记，运行中能有效分析用电设备的运行状态和健康状态，对非正常运行设备和故障设备能及时发现并报警。
泰发特钢在线能效监测节能服务项目全天候采集和监测企业用电数据，整个系统由数据采集系统、数据分析系统、信息展现系统三部分组成，通过系统的分级，使各模块分工协作，使系统的运行更加快速与稳定。
数据采集系统：采用非侵入式能效监测终端自动采集企业各设备用电信息，进行负荷变动率、电量、异常等信息的处理，然后通过数据采集器中的通讯模块上传到数据中心。
泰发特钢典型配变接线图与终端现场安装图如下所示。
本项目中非侵入式能效监测终端建立了各类日光灯、空调、风机、卷扬机、传送机、电动机等用电设备的负荷印记，其中空调和电动机的负荷印记见下图所示。
泰发特钢空调启动负荷印记泰发特钢某回路电动机启动负荷印记本项目中，采用了结合稳态特征、动态特征的V-I轨迹量化分析方法，如下图所示。
数据采集准确度对比分析如下所示：总负荷电表计量数据与非侵入式能效终端计量数据，最大误差百分比为2.01%。
测试线路风机负荷电表计量数据与非侵入式能效终端计量数据，最大误差百分比为9.03%。
测试线路电动机负荷电表计量数据与非侵入式能效终端计量数据，最大误差百分比为8.27%。
数据分析系统：通过对数据采集系统传输进行解析处理，通过数据挖掘算法对电能数据进行处理以及智能分析，完成对负荷变动率、节电率、亮灯率等信息的计算，并将分析的结果保存到数据库中。
信息展示系统：信息展示系统采用B/S模式展示数据界面。
（三）商业模式本项目为业主方支付项目资金，由服务方负责建设和运行，企业通过非侵入式能效监测系统的建设以及服务方的专业节能服务，减少罚款及降低用能成本。
（四）可行性分析传统的能效监测终端有其上述不足，本项目采用的非侵入式能效监测终端，技术上和实施上均具有良好的技术优势和成本优势，具有可行性和可推广性。
（五）效益分析泰发特钢年用电量约750万kWh，本项目投资90万元，安装了27台非侵入式能效监测终端，通过管理提升年节约电量35万kWh，计及运行电费节约、工程施工维护工作量减少等各项因素，年收益32万元，有良好的经济效益。
本项目的实施，不仅解决了长期困扰能效监测系统建设的技术和工程实施难题，通过收集全面的能耗数据信息，不仅助于找到管理漏洞或能耗漏洞，发现系统中某些重点用能设备的故障，更进一步为优化系统运行策略、确定最佳的节能改造方案提供了有效支撑，具有良好的社会效益。