可控設(shè)備的負荷特性建模方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能家居領(lǐng)域，特別是涉及一種可控設(shè)備的負荷特性建模方法和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著居民家庭內(nèi)部用電設(shè)備的智能化以及通信技術(shù)的發(fā)展，居民家庭內(nèi)部用電設(shè) 備的可控性和智能化大大增加，然而由于居民家庭用電設(shè)備的種類較多，現(xiàn)有的用電設(shè)備 的負荷分類建模方面尚且存在不足之處，主要表現(xiàn)在缺少較為完善的家庭用電設(shè)備的負荷 特性建模方法，導致家庭用電設(shè)備的模型較為單一、分類較為簡單，且多數(shù)情況下僅考慮單 一熱力學負荷。對于家庭用電設(shè)備而言，較為簡單的模型雖然可以在控制算法上更有針對 性，但是無法有效模擬家庭中的實際用電情況，而模型過于簡單和理想化以及分類的混亂 更會進一步影響算法的實用性和拓展性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 基于此，有必要針對用電設(shè)備的負荷分類模型過于簡單，無法有效模擬用戶的實 際用電的問題，提供一種可控設(shè)備的負荷特性建模方法和系統(tǒng)，通過負荷特性模型的建立， 實現(xiàn)對不同的可控設(shè)備的描述。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：
[0005] -種可控設(shè)備的負荷特性建模方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] 采集可控設(shè)備的功率信息，并根據(jù)所述功率信息生成負荷曲線；
[0007] 根據(jù)時間優(yōu)化步長對所述負荷曲線進行優(yōu)化，獲得所述可控設(shè)備的優(yōu)化負荷曲 線；
[0008] 對所述優(yōu)化負荷曲線進行劃分，獲得所述可控設(shè)備的一維工作狀態(tài)向量，所述一 維工作狀態(tài)向量中的各個元素對應于各個所述時間優(yōu)化步長內(nèi)所述可控設(shè)備的工作狀態(tài)；
[0009] 根據(jù)所述一維工作狀態(tài)向量得到所述可控設(shè)備的負荷特性模型。
[0010] 同時，本發(fā)明還提出一種可控設(shè)備的負荷特性建模系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0011]采集裝置，用于采集可控設(shè)備的功率信息，并根據(jù)所述功率信息生成負荷曲線；
[0012] 優(yōu)化裝置，用于根據(jù)時間優(yōu)化步長對所述負荷曲線進行優(yōu)化，獲得所述可控設(shè)備 的優(yōu)化負荷曲線；
[0013] 劃分裝置，用于對所述優(yōu)化負荷曲線進行劃分，獲得所述可控設(shè)備的一維工作狀 態(tài)向量，所述一維工作狀態(tài)向量中的各個元素對應于各個時間段內(nèi)所述可控設(shè)備的工作狀 態(tài)；
[0014] 建模裝置，用于根據(jù)所述一維工作狀態(tài)向量得到所述可控設(shè)備的負荷特性模型。
[0015] 上述可控設(shè)備的負荷特性建模方法及系統(tǒng)，通過采集可控設(shè)備的功率信息，根據(jù) 功率信息生成負荷曲線，并對負荷曲線進行優(yōu)化、劃分后，獲得對應的一維工作狀態(tài)向量， 根據(jù)對應的一維工作狀態(tài)向量即可得到可控設(shè)備的負荷特性模型。本發(fā)明所提出的可控設(shè) 備的負荷特性建模方法和系統(tǒng)不僅不會使現(xiàn)有模型簡化，而且可以不拘泥于可控設(shè)備的具 體形態(tài)，因此不但對可控設(shè)備的描述更加全面、準確，而且擴展性強，能夠適應未來用電設(shè) 備數(shù)量大、種類多的特點。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明其中一個實施例中可控設(shè)備的負荷特性建模方法的流程示意圖；
[0017] 圖2為可控設(shè)備An的優(yōu)化負荷曲線圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明其中一個實施例中可控設(shè)備的負荷特性建模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面將結(jié)合附圖及較佳實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細描述。
[0020] 在其中一個實施例中，參見圖1所示，一種可控設(shè)備的負荷特性建模方法，所述方 法包括以下步驟：
[0021] S100采集可控設(shè)備的功率信息，并根據(jù)所述功率信息生成負荷曲線；
[0022] S110根據(jù)時間優(yōu)化步長對所述負荷曲線進行優(yōu)化，獲得所述可控設(shè)備的優(yōu)化負荷 曲線；
[0023] S120對所述優(yōu)化負荷曲線進行劃分，獲得所述可控設(shè)備的一維工作狀態(tài)向量，所 述工作狀態(tài)向量中的各個元素對應于各個所述時間優(yōu)化步長內(nèi)所述可控設(shè)備的工作狀態(tài)； [0024] S130根據(jù)所述一維工作狀態(tài)向量得到所述可控設(shè)備的負荷特性模型。
[0025] 在本實施例中，可控設(shè)備包括用戶家庭使用的、可以通過需求響應（Demand Reponse，DR)程序進行控制的用電設(shè)備，如智能電飯鍋、智能洗衣機、智能干衣機、智能熱水 壺和智能熱水器等，由于DR程序控制的DR設(shè)備具有反應迅速、成本小以及環(huán)保等特點，因此 被眾多居民家庭所接受和使用，作為一種具體的實施方式，可控設(shè)備為接入家庭區(qū)域網(wǎng)絡 的用電設(shè)備，其中家庭區(qū)域網(wǎng)絡是一種智能控制及通信技術(shù)，家庭區(qū)域網(wǎng)絡包括廣域網(wǎng)和 局域網(wǎng)兩部分，局域網(wǎng)具有設(shè)備控制功能，廣域網(wǎng)則負責連接各局域網(wǎng)以及數(shù)據(jù)的傳輸?shù)龋?家庭區(qū)域網(wǎng)絡的智能控制功能使得用戶能夠通過設(shè)定的DR程序來控制用戶的可控設(shè)備，包 括電視機、電腦、空調(diào)、熱水器等。具體地，采集可控設(shè)備的功率信息，并根據(jù)采集到的功率 信息生成負荷曲線，作為一種具體的實施方式，可通過家庭區(qū)域網(wǎng)絡自動獲取可控設(shè)備的 功率信息，從而提高可控設(shè)備的負荷特性建模的效率和實時性。
[0026] -般情況下，用戶使用的可控設(shè)備的負荷曲線是一條連續(xù)的曲線，在本實施例中， 為了簡化設(shè)備模型和降低算法優(yōu)化的難度，在對可控設(shè)備的負荷曲線進行優(yōu)化的過程中， 選擇適當?shù)臅r間優(yōu)化步長At，并將負荷曲線時間區(qū)間內(nèi)的每一個時間優(yōu)化步長At內(nèi)的負 荷曲線等效成為一條水平的線段，即認為在每一個時間優(yōu)化步長At內(nèi)可控設(shè)備是恒功率 運行的，因此，可將一條連續(xù)的負荷曲線簡化為一條分段的折線，且每段與時間坐標軸平 行，獲得了可控設(shè)備的優(yōu)化負荷曲線，該優(yōu)化負荷曲線隨時間優(yōu)化步長At而變化，時間優(yōu) 化步長△ t越短，所獲得的優(yōu)化負荷曲線越接近真實的負荷曲線；
[0027]獲得優(yōu)化負荷曲線后，對優(yōu)化負荷曲線進行劃分，獲得可控設(shè)備的一維工作狀態(tài) 向量，下面以圖2所示的可控設(shè)gAn的優(yōu)化負荷曲線圖為例進行說明，可控設(shè)備六"完成工作 任務需要I個時間優(yōu)化步長At的用電時間，從圖2中可以看出，選擇時間優(yōu)化步長At為15 分鐘，即△ t = 1；/4小時，因此對負荷曲線進行劃分后可知，可控設(shè)備An運行一個完整的工作 循環(huán)需要1小時45分鐘，共計7個時間優(yōu)化步長At的時間，即1 = 7。因此對于在時間優(yōu)化步 長At-定的情況下，可控設(shè)備An的一維工作狀態(tài)向量Sn可以用如下公式表示
[0029] 其中一維工作狀態(tài)向量3"的元素武，(1 < i < I)為一個二進制數(shù)(0或者1)，用于表 示每個時間優(yōu)化步長△ t內(nèi)的可控設(shè)備An的開關(guān)狀態(tài)。
[0030] 獲得可控設(shè)備的一維工作狀態(tài)向量之后，對不同的可控設(shè)備的負荷特性進行建 模，得到可控設(shè)備的負荷特性模型，包括可轉(zhuǎn)移特性模型、可中斷特性模型、時間約束特性 模型、模式可切換特性模型和指標連續(xù)特性模型。上述可控設(shè)備的負荷特性建模方法通過 采集可控設(shè)備的功率信息，根據(jù)功率信息生成負荷曲線，并對負荷曲線進行優(yōu)化、劃分后， 獲得對應的一維工作狀態(tài)向量，根據(jù)對應的一維工作狀態(tài)向量即可得到可控設(shè)備的負荷特 性模型。本發(fā)明所提出的可控設(shè)備的負荷特性建模方法不僅不會使現(xiàn)有模型簡化，而且可 以不拘泥于可控設(shè)備的具體形態(tài)，因此不但對可控設(shè)備的描述更加全面、準確，而且擴展性 強，能夠適應未來居民家庭可控設(shè)備數(shù)量大、種類多的特點。
[0031] 作為一種具體的實施方式，根據(jù)一維工作狀態(tài)向量得到可控設(shè)備的負荷特性模型 的過程包括:對一維工作狀態(tài)向量進行解析，獲得一維工作狀態(tài)向量對應的基礎(chǔ)模型;根據(jù) 基礎(chǔ)模型確定可控設(shè)備的負荷特性模型。在本實施方式中，獲得可控設(shè)gA n的一維工作狀 態(tài)向量后，對一維工作狀態(tài)向量進行解析，將可控設(shè)備An的負荷曲線中的這I個時間段的負 荷曲線視為由I個獨立的虛擬設(shè)備的負荷曲線疊加而成，用向量1 = [1，2,..，i，…I]表示這 I個獨立的虛擬設(shè)備，每個虛擬設(shè)備只工作一個時間優(yōu)化步長A t的時間，每一個虛擬設(shè)備 的運行狀態(tài)可以用如下公式的運行狀態(tài)向量Xi表示
[0033] 其中運行狀態(tài)向量Xi的元素^C,(l < j ST)為一個二進制數(shù)(0或者1)，其中i表示 虛擬設(shè)備的編號，t表示時間優(yōu)化步長At的編號，X/用于表示每個虛擬設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)。 運行狀態(tài)向量乂:中的元素< 為1，表示第i個虛擬設(shè)備在第t個時間段內(nèi)是開啟狀態(tài)，反之為 〇則表示關(guān)斷狀態(tài)。至此，可以用一系列向量