本發(fā)明屬于電力負(fù)荷用電監(jiān)測(cè)與能量管理領(lǐng)域，尤其涉及一種非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全球性的能源和環(huán)境危機(jī)引發(fā)了對(duì)節(jié)能減排技術(shù)與實(shí)施方案的創(chuàng)新熱潮，而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的第一步是了解能源消耗的具體細(xì)節(jié)。隨著社會(huì)各領(lǐng)域電氣化和數(shù)字化水平的不斷提高，電能將逐漸成為現(xiàn)代社會(huì)最主要的終端能源形式^[1]，于是知曉用電細(xì)節(jié)對(duì)于提高能源利用效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排至關(guān)重要^[2]。用電細(xì)節(jié)是指總負(fù)荷內(nèi)部每種用電設(shè)備在任意時(shí)刻的工作狀態(tài)、功率和電能等用電信息，以及故障預(yù)警信息，這些信息的獲取和有效利用會(huì)在電力公司優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行與管理^[3]，電力用戶能效升級(jí)^[6]，以及促進(jìn)全社會(huì)提高生態(tài)文明意識(shí)^[6]等方面誘發(fā)一系列技術(shù)變革，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

目前，基于量測(cè)傳感技術(shù)的自動(dòng)負(fù)荷用電細(xì)節(jié)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有兩種^[7]：

1)為受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部每個(gè)用電設(shè)備配備帶有數(shù)字通信功能的傳感器，再經(jīng)本地(或戶內(nèi))局域網(wǎng)收集和送出用電信息，被稱作侵入式電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)(Intrusive Load Monitoring，ILM)。

2)僅在受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷供電總?cè)肟谔幇惭b一個(gè)傳感器，通過(guò)采集和分析供電端電壓和總電流信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)并識(shí)別負(fù)荷內(nèi)部每個(gè)(類)用電設(shè)備的工作狀態(tài)(如，空調(diào)具有制冷、制熱和停機(jī)等不同的工作狀態(tài))、功率和電能等用電信息，從而知曉每個(gè)(類)用電設(shè)備的工作狀態(tài)和用電規(guī)律，被稱作非侵入式電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)(Non-Intrusive Load Monitoring，NILM)。

NILM是由MIT的Hart在1980年代最先正式提出的^[9]。它是一種新穎的電力負(fù)荷用電細(xì)節(jié)監(jiān)測(cè)技術(shù)，其以數(shù)據(jù)分析軟件算法代替ILM系統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有安裝操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)成本低、系統(tǒng)可靠性高、數(shù)據(jù)完整性好和易于迅速推廣應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景^[6]。

在非侵入式電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，任意用電設(shè)備從啟動(dòng)到關(guān)停的一個(gè)完整工作過(guò)程由若干過(guò)渡區(qū)段和穩(wěn)態(tài)區(qū)段構(gòu)成的。細(xì)分起來(lái)，過(guò)渡區(qū)段還包括啟動(dòng)、關(guān)停和“功率非零”的工作狀態(tài)間相互轉(zhuǎn)換三種過(guò)程，這三種工作狀態(tài)突變也被稱為負(fù)荷事件。不同的穩(wěn)態(tài)區(qū)段對(duì)應(yīng)用電設(shè)備的不同工作狀態(tài)。對(duì)于總負(fù)荷，過(guò)渡區(qū)段包含一個(gè)或多個(gè)用電設(shè)備的過(guò)渡區(qū)段，而穩(wěn)態(tài)區(qū)段不包含任何電器的過(guò)渡區(qū)段，電力負(fù)荷的過(guò)渡區(qū)段和穩(wěn)態(tài)區(qū)段在時(shí)間上緊鄰且交替出現(xiàn)的。

非侵入式電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)的任務(wù)之一是用電設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)此，基于負(fù)荷事件的非侵入式電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)技術(shù)因其簡(jiǎn)便易行且性能穩(wěn)定而成為目前研究的主流。在NILM領(lǐng)域，負(fù)荷事件與用電設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程相對(duì)應(yīng)，后者指用電設(shè)備的工作狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換過(guò)程，包括，啟動(dòng)、關(guān)停和兩個(gè)功率非零的工作狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換，根本上，負(fù)荷事件與用電設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程是等價(jià)的。基于負(fù)荷事件的非侵入式電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本原理是^[7]：假設(shè)，在負(fù)荷事件檢測(cè)的基礎(chǔ)上，能夠從總負(fù)荷中提取或分離出單個(gè)用電設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程印記特征，那么，可以據(jù)此判斷檢測(cè)到的負(fù)荷事件或暫態(tài)過(guò)程是由哪種用電設(shè)備在發(fā)生何種工作狀態(tài)變換時(shí)產(chǎn)生的，即實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)；從而，可以知曉負(fù)荷內(nèi)部用電設(shè)備的工作狀態(tài)，進(jìn)而估計(jì)其用電功率和累計(jì)電量，最終實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分解。與負(fù)荷事件相關(guān)的負(fù)荷特征主要有兩種類型^[10]：一類是用電設(shè)備暫態(tài)過(guò)程(負(fù)荷事件)發(fā)生前后的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)區(qū)段內(nèi)的特征量的差量，可稱之為穩(wěn)態(tài)差量特征，例如穩(wěn)態(tài)功率階躍；另一類是用電設(shè)備暫態(tài)過(guò)程中表現(xiàn)出的特征量變化特性，可稱之為暫態(tài)特征。

暫態(tài)功率波形特征是一種典型的用電設(shè)備暫態(tài)特征，它往往能夠直接反映用電設(shè)備的物理本質(zhì)^[11-12]，甚至在使用了波形整形或功率因數(shù)校正技術(shù)的用電設(shè)備中仍能被保留下來(lái)^[11,13]。而且不同種類用電設(shè)備具有不同的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型，因此在相同的內(nèi)部和外部條件下，用電設(shè)備的暫態(tài)功率波形與負(fù)荷事件是一一對(duì)應(yīng)的，據(jù)此，研究人員在非侵入式電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)(NILM)中利用用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征辨識(shí)電力負(fù)荷的暫態(tài)過(guò)程^[11,13-20]，尤其用于區(qū)分穩(wěn)態(tài)特征相似的不同用電設(shè)備^[21-24]。

對(duì)于基于暫態(tài)功率波形特征的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)，文獻(xiàn)[13]依據(jù)規(guī)范化暫態(tài)功率波形時(shí)間序列間的內(nèi)積判斷它們之間的匹配程度，文獻(xiàn)[14]提出基于模糊內(nèi)積和外積的貼近度指標(biāo)，用于量度歸一化暫態(tài)功率波形時(shí)間序列間的相似性，并據(jù)此完成電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)。文獻(xiàn)[15]提出了基于最小二乘擬合的暫態(tài)功率波形最優(yōu)匹配辨識(shí)方法，將與暫態(tài)功率波形樣本時(shí)間序列匹配誤差最小的模板序列所屬的用電設(shè)備類型賦予該樣本序列。文獻(xiàn)[16]和[17]選擇合適的基函數(shù)對(duì)在負(fù)荷事件發(fā)生時(shí)刻前后截取的固定長(zhǎng)度的暫態(tài)功率波形時(shí)間序列進(jìn)行線性擬合，而后以擬合系數(shù)組成的特征向量作為分類器的輸入，此外，文獻(xiàn)[17]還給出了采用Minkowski距離量度所得固定長(zhǎng)度原始暫態(tài)功率波形時(shí)間序列間的相似性的實(shí)驗(yàn)效果。文獻(xiàn)[18]對(duì)原始暫態(tài)功率波形序列進(jìn)行平滑擬合，并在概率地考慮同類用電設(shè)備的暫態(tài)功率波形擬合特征參數(shù)的可變性的基礎(chǔ)上，利用分層貝葉斯網(wǎng)絡(luò)建立(學(xué)習(xí))用于計(jì)算暫態(tài)功率波形樣本序列發(fā)生可能性的概率模型，進(jìn)而利用基于樸素貝葉斯理論計(jì)算得到的貝葉斯因子完成暫態(tài)功率波形辨識(shí)。此外，為了避免直接處理暫態(tài)功率波形在時(shí)域上的復(fù)雜性，文獻(xiàn)[19]、[20]和[21]分別不同程度地利用信號(hào)時(shí)頻分析技術(shù)(短時(shí)傅里葉變換、小波變換)實(shí)現(xiàn)暫態(tài)功率波形的參數(shù)化，以得到用于暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的特征向量。

雖然，現(xiàn)有方法在各自的研究場(chǎng)景下均具有較好的分類辨識(shí)性能^[11,13-21]，但是，他們均未深入研究暫態(tài)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻的隨機(jī)性、負(fù)荷背景波動(dòng)(在線運(yùn)行用電設(shè)備的工作狀態(tài)的時(shí)變性)以及系統(tǒng)噪聲對(duì)暫態(tài)過(guò)程功率波形的影響；而實(shí)際情況是，在這些復(fù)雜多變的實(shí)際運(yùn)行條件下，通過(guò)負(fù)荷事件檢測(cè)，提取到的同類用電設(shè)備負(fù)荷事件的暫態(tài)功率波形之間在時(shí)間上常會(huì)出現(xiàn)位置偏移和/或局部尺度縮放，這會(huì)對(duì)現(xiàn)有方法的辨識(shí)效果造成很大影響。此外，100Hz～1000Hz量級(jí)的功率輸出頻率^{[13,15,18-21]}、復(fù)雜的時(shí)頻分析技術(shù)^[19-21]，以及計(jì)算量較大的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)化方法與辨識(shí)技術(shù)^[18]，都要求監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有很高的處理性能而使系統(tǒng)成本較高。與此同時(shí)，其中一些方法還需要大量參數(shù)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練工作^[15-19,21]。

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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)方法，以解決的上述問(wèn)題，所述方法包括下述步驟：

第一步，獲取受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含的各種用電設(shè)備在各種暫態(tài)過(guò)程下的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本，并將獲取到的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本作為暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板保存到預(yù)先建立的負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。

其中，所述暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板，根據(jù)受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含用電設(shè)備種類和性質(zhì)，包括用電設(shè)備發(fā)生暫態(tài)過(guò)程時(shí)產(chǎn)生的某次或某幾次諧波有功功率時(shí)間序列和\或某次或某幾次諧波無(wú)功功率時(shí)間序列。

第二步，采集電力負(fù)荷的供電端電壓和用電總電流，對(duì)采集到的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行降噪、異常值修正和相位校正處理，并根據(jù)受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含用電設(shè)備種類和性質(zhì)，分析處理后的電壓和電流信號(hào)獲得某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波有功總功率數(shù)據(jù)和\或某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)。

其中，不同時(shí)刻獲得的各次諧波有功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)和各次諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)分別共同構(gòu)成各次諧波有功總功率時(shí)間序列和各次諧波無(wú)功總功率時(shí)間序列，所述獲得的實(shí)測(cè)諧波有功總功率和實(shí)測(cè)諧波無(wú)功總功率的諧波次數(shù)與所述暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板中諧波有功功率和諧波無(wú)功功率的諧波次數(shù)相一致。

第三步，檢測(cè)電力負(fù)荷的暫態(tài)過(guò)程，并確定檢測(cè)到的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的起點(diǎn)時(shí)刻和終點(diǎn)時(shí)刻，分別從已經(jīng)得到的電力負(fù)荷各次諧波有功總功率和無(wú)功總功率時(shí)間序列中提取暫態(tài)過(guò)程起點(diǎn)時(shí)刻和終點(diǎn)時(shí)刻之間的功率數(shù)據(jù)點(diǎn)，構(gòu)成暫態(tài)功率時(shí)間序列，所得若干功率時(shí)間序列共同作為表征未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本。

其中，根據(jù)技術(shù)背景部分的介紹，所述電力負(fù)荷的暫態(tài)過(guò)程由電力負(fù)荷內(nèi)部某種用電設(shè)備的發(fā)生工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的。

第四步，在利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法量度功率時(shí)間序列之間相似性的基礎(chǔ)上，采用最近鄰分類技術(shù)，對(duì)所述已經(jīng)獲得的未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程功率波形特征樣本進(jìn)行分類辨識(shí)，以確定該功率波形特征樣本是由哪種用電設(shè)備在發(fā)生何種工作狀態(tài)變換時(shí)產(chǎn)生的，最終確定相關(guān)用電設(shè)備的工作狀態(tài)。

對(duì)于步驟四，本發(fā)明采用最近鄰分類技術(shù)，建立如下判別式：

式中，表示用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的第j個(gè)暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板；i∈{1,2,3,…,L}，L∈Z⁺，表示負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所含用電設(shè)備種類的總數(shù)目，Z⁺表示正整數(shù)域；m,n∈{0}∪{1,2,3,…,Nⁱ}，且m≠n，Nⁱ∈Z⁺，表示用電設(shè)備i所具有的功率非零的工作狀態(tài)的總數(shù)目；用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的暫態(tài)功率波形特征模板總數(shù)，m＝0或n＝0表示用電設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)；T_l(t₁,t₂)表示電力負(fù)荷l發(fā)生起止于時(shí)刻t₁和t₂的暫態(tài)過(guò)程時(shí)所產(chǎn)生的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本；表示用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板與電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本T_l(t₁,t₂)之間的綜合距離；argmin(·)表示針對(duì)既定的T_l(t₁,t₂)使取得最小值時(shí)的記作T^*；

更進(jìn)一步地，綜合距離的計(jì)算方案有以下3種：

方案一，以所需各次暫態(tài)諧波有功功率波形時(shí)間序列和/或各次暫態(tài)諧波無(wú)功功率波形時(shí)間序列并列組成的多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列表征用電設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程，綜合距離按下式計(jì)算：

式中，DTW(T_z,T_e)表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的T_z和T_e之間的動(dòng)態(tài)規(guī)整距離；T_z表示由所述負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)中已知暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列構(gòu)成的已知多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列，T_e表示由未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列構(gòu)成的未知多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列，T_z和T_e的具體形式如下式：

式中，Ωp表示多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列中實(shí)際用于電力暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的有功功率的諧波組成，Ωq表示多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列中實(shí)際用于電力暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的無(wú)功功率的諧波組成，H最高諧波次數(shù)；

方案二，以所需各次暫態(tài)諧波有功功率波形時(shí)間序列和/或各次暫態(tài)諧波無(wú)功功率波形時(shí)間序列首尾相接串聯(lián)組成拓展一維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列表征用電設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程，綜合距離按下式計(jì)算：

式中，表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的和之間的動(dòng)態(tài)規(guī)整距離；表示由所述負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)中已知暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列構(gòu)成的已知拓展一維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列，表示由未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列構(gòu)成的未知拓展一維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列，和的具體形式如下式：

方案三，對(duì)所需各次暫態(tài)諧波有功功率波形時(shí)間序列和/或各次暫態(tài)諧波無(wú)功功率波形時(shí)間序列單獨(dú)考慮，綜合距離按下式計(jì)算：

式中，表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的和之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的和之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，和其中，權(quán)重系數(shù)和分別表示對(duì)用電設(shè)備i由第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行辨識(shí)時(shí)，第vp次諧波暫態(tài)有功和第vq次諧波暫態(tài)無(wú)功功率波形特征在計(jì)算時(shí)的重要性。

本發(fā)明另一目的在于提供一種非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)系統(tǒng)，包括用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)獲取與存儲(chǔ)模塊、電力負(fù)荷用電功率數(shù)據(jù)獲取模塊、電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)與表示模塊、電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)模塊：

用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)獲取與存儲(chǔ)模塊，用于獲取和保存被監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含的各種用電設(shè)備在各種暫態(tài)過(guò)程下的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)，所述暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板作為電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的依據(jù)；

電力負(fù)荷用電功率數(shù)據(jù)獲取模塊，用于實(shí)時(shí)獲取電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形時(shí)間序列；

電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)與表示模塊，用于在已經(jīng)生成的功率波形時(shí)間序列中檢測(cè)電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程，并以適合電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的方式表示電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程；

電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)模塊，用于在利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法量度功率時(shí)間序列之間相似性的基礎(chǔ)上，采用最近鄰分類技術(shù)，對(duì)所述已經(jīng)獲得的未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程功率波形特征樣本進(jìn)行分類辨識(shí)，以確定該功率波形特征樣本是由哪種用電設(shè)備在發(fā)生何種工作狀態(tài)變換時(shí)產(chǎn)生的，得到電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)結(jié)果，并最終確定相關(guān)用電設(shè)備的工作狀態(tài)；

還包括辨識(shí)結(jié)果輸出與顯示模塊、辨識(shí)結(jié)果存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸與信息通信模塊；

辨識(shí)結(jié)果輸出與顯示模塊，用于根據(jù)應(yīng)用需要，輸出與顯示電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的辨識(shí)結(jié)果，以及電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程發(fā)生后，電力負(fù)荷內(nèi)部每種用電設(shè)備的工作狀態(tài)；

辨識(shí)結(jié)果存儲(chǔ)模塊，用于根據(jù)應(yīng)用需要，存儲(chǔ)電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的辨識(shí)結(jié)果，以及電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程發(fā)生后，電力負(fù)荷內(nèi)部每種用電設(shè)備的工作狀態(tài)；

數(shù)據(jù)傳輸與信息通信模塊，根據(jù)需要，用于系統(tǒng)中不同功能模塊之間的數(shù)據(jù)與信息交互。

其中，

所述電力負(fù)荷用電功率數(shù)據(jù)獲取模塊，包括原始數(shù)據(jù)采集模塊、原始數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、功率數(shù)據(jù)生成模塊和功率波形時(shí)間序列生成模塊，原始數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集電力負(fù)荷供電端電壓和用電總電流；原始數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對(duì)采集到的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行波形降噪、異常值修正和相位校正處理；功率數(shù)據(jù)生成模塊，用于根據(jù)受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含用電設(shè)備種類和性質(zhì)，分析處理后的電壓和電流信號(hào)以獲得電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)所需的某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波有功總功率數(shù)據(jù)和\或某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)；功率波形時(shí)間序列生成模塊，用于將不同時(shí)刻獲得的各次諧波有功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)和各次諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)分別共同構(gòu)成各次諧波有功總功率時(shí)間序列和各次諧波無(wú)功總功率時(shí)間序列；

所述電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)與表示模塊，包括電力負(fù)荷分段模塊和暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本生成模塊，電力負(fù)荷分段模塊，用于將電力負(fù)荷劃分為過(guò)渡區(qū)段和穩(wěn)態(tài)區(qū)段，電力負(fù)荷的過(guò)渡區(qū)段的起點(diǎn)和終點(diǎn)即為電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的起點(diǎn)和終點(diǎn)；暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本生成模塊，用于分別從已經(jīng)得到的電力負(fù)荷各次諧波有功總功率時(shí)間序列和各次諧波無(wú)功總功率時(shí)間序列中提取暫態(tài)過(guò)程起點(diǎn)時(shí)刻和終點(diǎn)時(shí)刻之間的功率數(shù)據(jù)點(diǎn)，構(gòu)成暫態(tài)功率時(shí)間序列，所得若干暫態(tài)功率時(shí)間序列共同作為表征(未知)電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本；

所述電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)模塊，包括綜合距離計(jì)算模塊、判別搜索模塊和用電設(shè)備的工作狀態(tài)確定模塊，綜合距離計(jì)算模塊，用于利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法，采用所選方案計(jì)算電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)序列樣本與所述用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板之間的綜合距離；判別搜索模塊，用于根據(jù)綜合距離的計(jì)算結(jié)果，判斷電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列與不同用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列之間的相似性，確定與采集到的電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)序列樣本最相似的用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板；用電設(shè)備的工作狀態(tài)確定模塊，以所述判別搜索模塊的搜索結(jié)果確定對(duì)應(yīng)用電設(shè)備在電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程發(fā)生前后的工作狀態(tài)。

所述用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)獲取與存儲(chǔ)模塊，包括用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板獲取模塊和用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板獲取模塊，用于獲取被監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含的各種用電設(shè)備在各種暫態(tài)過(guò)程下的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本若干，并根據(jù)樣本的代表性，從中選擇暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板；用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用于存儲(chǔ)所述用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板獲取模塊獲得的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板。

本發(fā)明的有益效果：同時(shí)利用多種類型的暫態(tài)功率波形特征，采用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)量度原始暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列與模板時(shí)間序列之間的相似性，并據(jù)此建立了三種采用不同暫態(tài)功率波形特征綜合距離度量的最近鄰暫態(tài)過(guò)程分類辨識(shí)方案。從而，新方法的主要貢獻(xiàn)在于：(1)同時(shí)利用多種類型的暫態(tài)功率波形特征，包括多種暫態(tài)諧波有功和\或無(wú)功功率波形特征，能夠提高電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的準(zhǔn)確性，(2)能夠有效處理暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列相對(duì)于暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列在時(shí)間上出現(xiàn)偏移和局部尺度縮放，從而對(duì)暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，進(jìn)而能夠進(jìn)一步提高電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)準(zhǔn)確性和魯棒性，(3)因采用最近鄰分類辨識(shí)策略而無(wú)需復(fù)雜的參數(shù)訓(xùn)練，而且能夠通過(guò)直接對(duì)原始暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本序列的簡(jiǎn)單時(shí)域分析完成電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)，并且對(duì)低頻功率數(shù)據(jù)有更好的適用性，從而既簡(jiǎn)便易行又可有效控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本、提高其實(shí)用性。因此，本發(fā)明方法，及承載本方法的系統(tǒng)能夠極大地促進(jìn)NILM技術(shù)的實(shí)用化推廣。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所建立的一種非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明所建立的一種非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)系統(tǒng)框圖。

圖3是本發(fā)明所建立的電力負(fù)荷用電功率數(shù)據(jù)獲取模塊構(gòu)成框圖。

圖4是本發(fā)明所建立的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)與表示模塊構(gòu)成框圖。

圖5是本發(fā)明所建立的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)模塊構(gòu)成框圖。

圖6是本發(fā)明所建立的用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)獲取與存儲(chǔ)模塊構(gòu)成框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒龅膶?shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，所獲得的其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)方法，包括下述步驟：

第一步，

獲取受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含的各種用電設(shè)備在各種暫態(tài)過(guò)程下的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本，并將獲取到的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本作為暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板保存到預(yù)先建立的用電設(shè)備暫態(tài)特征數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。其中，所述暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本，根據(jù)受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含用電設(shè)備種類和性質(zhì)，包括用電設(shè)備發(fā)生暫態(tài)過(guò)程時(shí)產(chǎn)生的某次或某幾次諧波有功功率時(shí)間序列和\或某次或某幾次諧波無(wú)功功率時(shí)間序列。

這里，本發(fā)明建立的非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)方法基于以下基本假設(shè)：在相同的內(nèi)部和外部工作條件下，用電設(shè)備的暫態(tài)功率波形與其工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程是一一對(duì)應(yīng)的。從而，可以建立所述用電設(shè)備暫態(tài)特征數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含每種用電設(shè)備在各種暫態(tài)過(guò)程下——所有可能的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下——的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板集合。

實(shí)施過(guò)程中，優(yōu)選地，定義包含電力負(fù)荷內(nèi)所有用電設(shè)備在所有可能工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的暫態(tài)功率波形特征模板集合，記作T，來(lái)代表用電設(shè)備暫態(tài)特征數(shù)據(jù)庫(kù)。具體形式如式(1)：

T＝{T₁,T₂,…,T_i,…,T_L} (1)

式中，T_i表示用電設(shè)備i在所有可能工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板集合，i∈{1,2,…,L}，L∈Z⁺，表示負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所含用電設(shè)備種類的總數(shù)目，Z⁺表示正整數(shù)域；若用電設(shè)備i具有Nⁱ個(gè)不同的功率非零的工作狀態(tài)，Nⁱ∈Z⁺，則T_i的具體形式如式(2)；

式中，表示用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的第j個(gè)暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板，具體形式如式(3)，用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的暫態(tài)功率波形特征模板總數(shù)，這里m＝0或n＝0表示用電設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)，具體地，表示用電設(shè)備i在由啟動(dòng)至第1個(gè)非零工作狀態(tài)下的第j個(gè)暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板；

式中，表示用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的第j個(gè)第vp次暫態(tài)諧波有功功率波形特征模板序列，表示用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的第j個(gè)第vq次暫態(tài)諧波無(wú)功功率波形特征模板序列；Ωp表示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)及的用電設(shè)備諧波有功功率特征的諧波次數(shù)集合，Ωq表示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)及的用電設(shè)備諧波無(wú)功功率特征的諧波次數(shù)集合，并有H表示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)及的最大諧波次數(shù)；這里暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板都是以向量形式存儲(chǔ)的功率波形時(shí)間序列，因此和分別有式(4)和式(5)所示的具體形式；

式中，K表示向量的維數(shù)，具體指暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列的長(zhǎng)度，需要注意的是，雖然本發(fā)明統(tǒng)一以K表示時(shí)間序列的長(zhǎng)度，但是并不要求不同時(shí)間序列的長(zhǎng)度一定相同；表示向量中的第k個(gè)元素，具體指暫態(tài)功率波形特征模板時(shí)間序列中第k個(gè)有功功率值，無(wú)功同理，并有k∈{1,2,…,K}。

第二步，

采集電力負(fù)荷的供電端電壓和用電總電流，對(duì)采集到的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行降噪、異常值修正和相位校正處理，并根據(jù)受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含用電設(shè)備種類和性質(zhì)，分析處理后的電壓和電流信號(hào)獲得某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波有功總功率數(shù)據(jù)和\或某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)。

這里，為了獲得實(shí)測(cè)諧波功率，可以對(duì)采集到的端電壓和總電流信號(hào)通過(guò)傅里葉變換進(jìn)行諧波分析，進(jìn)而按照下式，計(jì)算得到，

實(shí)測(cè)各次諧波有功總功率：

P_l,vp(t)＝U_l,vp(t)I_l,vp(t)cos(θ_l,vp(t)) (6)

式中，U_l,vp(t)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷端電壓在時(shí)刻t的第vp次諧波有效值，I_l,vp(t)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷總電流在時(shí)刻t的第vp次諧波有效值，θ_l,vp(t)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷總電流在時(shí)刻t的第vp次諧波相對(duì)于電力負(fù)荷端電壓基波相位角的初相位角；

實(shí)測(cè)各次諧波無(wú)功總功率：

Q_l,vq(t)＝U_l,vq(t)I_l,vq(t)sin(θ_l,vq(t)) (7)

式中，U_l,vq(t)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷端電壓在時(shí)刻t的第vq次諧波有效值，I_l,vq(t)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷總電流在時(shí)刻t的第vq次諧波有效值，θ_l,vq(t)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷總電流在時(shí)刻t的第vq次諧波相對(duì)于電力負(fù)荷端電壓基波相位角的初相位角；

其中，不同時(shí)刻獲得的各次諧波有功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)和各次諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)分別共同構(gòu)成各次諧波有功總功率時(shí)間序列和各次諧波無(wú)功總功率時(shí)間序列，并分別由下式表示：

P_l,vp(T₁,T₂)＝[P_l,vp(T₁),…,P_l,vp(T_n),…,P_l,vp(T_N)]^T∈R^N (8)

式中，P_l,vp(T_n)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷在時(shí)刻T_n的第vp次諧波有功總功率，P_l,vp(T₁,T₂)以向量的形式表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷從T₁時(shí)刻到T_N時(shí)刻之間產(chǎn)生的有功總功率所構(gòu)成的第vp次諧波有功總功率時(shí)間序列；

Q_l,vq(T₁,T₂)＝[Q_l,vq(T₁),…,Q_l,vq(T_n),,Q_l,vq(T_N)]^T∈R^N (9)

式中，Q_l,vq(T_n)表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷在時(shí)刻T_n的第vq次諧波無(wú)功總功率，Q(T₁,T₂)以向量的形式表示實(shí)測(cè)電力負(fù)荷從T₁時(shí)刻到T_N時(shí)刻之間產(chǎn)生的無(wú)功總功率所構(gòu)成的第vq次諧波無(wú)功總功率時(shí)間序列；

而且，所述獲得的實(shí)測(cè)諧波有功總功率和實(shí)測(cè)諧波無(wú)功總功率的諧波次數(shù)與所述暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板中諧波有功功率和諧波無(wú)功功率的諧波次數(shù)相一致。

第三步，

檢測(cè)電力負(fù)荷的暫態(tài)過(guò)程，并確定檢測(cè)到的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的起點(diǎn)時(shí)刻和終點(diǎn)時(shí)刻，分別從已經(jīng)得到的電力負(fù)荷各次諧波有功總功率和無(wú)功總功率時(shí)間序列中提取暫態(tài)過(guò)程起點(diǎn)時(shí)刻和終點(diǎn)時(shí)刻之間的功率數(shù)據(jù)點(diǎn)，構(gòu)成暫態(tài)功率時(shí)間序列，所得若干功率時(shí)間序列共同作為表征未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本。其中，所述電力負(fù)荷的暫態(tài)過(guò)程由電力負(fù)荷內(nèi)部某用電設(shè)備的發(fā)生工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的。

這里，可以利用現(xiàn)有負(fù)荷事件檢測(cè)方法檢測(cè)電力負(fù)荷的暫態(tài)過(guò)程，即將電力負(fù)荷劃分為過(guò)渡區(qū)段和穩(wěn)態(tài)區(qū)段以確定電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的起點(diǎn)和終點(diǎn)，從電力負(fù)荷總功率時(shí)間序列中提取表征未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程所需的功率波形特征樣本，功率波形特征樣本是由電力負(fù)荷內(nèi)部某用電設(shè)備的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的，記作T_l(t₁,t_K)，具體形式如下：

T_l(t₁,t_K)＝{P_l,vp(t₁,t_K),Q_l,vq(t₁,t_K)|vp∈Ωp；vq∈Ωq} (10)

式中，P_l,vp(t₁,t_K)表示電力負(fù)荷l發(fā)生起、止于時(shí)刻t₁和t_K的暫態(tài)過(guò)程時(shí)所產(chǎn)生的第vp次諧波暫態(tài)有功功率波形特征樣本序列，Q_l,vq(t₁,t_K)表示電力負(fù)荷l發(fā)生起、止于時(shí)刻t₁和t_K的暫態(tài)過(guò)程時(shí)所產(chǎn)生的第vq次諧波暫態(tài)無(wú)功功率波形特征樣本序列，結(jié)合式(8)和式(9)的定義，暫態(tài)功率波形特征樣本是以向量形式存儲(chǔ)的功率波形時(shí)間序列，P_l,vp(t₁,t_K)和Q_l,vq(t₁,t_K)分別有式(11)和式(12)所示的具體形式：

P_l,vp(t₁,t_K)＝[P_l,vp(t₁),…,P_l,vp(t_k),…,P_l,vp(t_K)]^T∈R^K (11)

Q_l,vq(t₁,t_K)＝[Q_l,vq(t₁),…,Q_l,vq(t_k),…,Q_l,vq(t_K)]^T∈R^K (12)

式中，K表示向量的維數(shù)，具體指電力負(fù)荷l的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列的長(zhǎng)度；P_l,vp(t_k)表示向量P_l,vp(t₁,t_K)中的第k個(gè)元素，具體指電力負(fù)荷l的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列中第k個(gè)有功功率值，Q_l,vq(t_k)表示向量Q_l,vq(t₁,t_K)中的第k個(gè)元素，具體指電力負(fù)荷l的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列中第k個(gè)無(wú)功功率值。

第四步，

在利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法量度功率時(shí)間序列之間相似性的基礎(chǔ)上，采用最近鄰分類技術(shù)，對(duì)所述已經(jīng)獲得的未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程功率波形特征樣本進(jìn)行分類辨識(shí)，以確定該功率波形特征樣本是由哪種用電設(shè)備在發(fā)生何種工作狀態(tài)變換時(shí)產(chǎn)生的，最終確定相關(guān)用電設(shè)備的工作狀態(tài)。

對(duì)于第四步，所述動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法是一種用于量度時(shí)間序列間相似性的現(xiàn)有技術(shù)方法，在語(yǔ)音識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域已有應(yīng)用^[25-26]，具體原理如下：

對(duì)于兩個(gè)一維時(shí)間序列和本發(fā)明將用向量表示，分別為和其中，R表示實(shí)數(shù)域，i′∈{1,2,…,n_d}和j′∈{1,2,…,m_d}分別代表兩個(gè)時(shí)間序列上的離散點(diǎn)序號(hào)。這樣DTW算法的原理可概述如下：

首先，DTW算法建立存儲(chǔ)時(shí)間序列x和y中每對(duì)元素間距離的局部消耗矩陣其元素C(i′,j′)＝d(x(i′),y(j′))，映射d被稱作局部消耗函數(shù)，表示x(i′)和y(j′)之間的距離，如下式(13)

d(x(i′),y(j′))＝|x(i′)-y(j′)| (13)

若假定，在下式(14)所示邊界條件、單調(diào)性條件和步長(zhǎng)條件的約束下，x和y之間由(1,1)到(i′,j′)的任意規(guī)整路徑為：點(diǎn)對(duì)則與路徑p對(duì)應(yīng)的累計(jì)消耗可定義為其中，k_d∈{1,2,…,l_d}，l表示規(guī)整路徑的長(zhǎng)度，l_d∈[max(i′,j′),i′+j′-1]。

DTW算法利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法按照下式(15)所示的遞歸規(guī)則搜索x和y之間滿足上述約束條件的最優(yōu)規(guī)整路徑(或稱最優(yōu)匹配路徑)，并計(jì)算得到與之對(duì)應(yīng)的最小累計(jì)距離D(n_d,m_d)，從而可以定義時(shí)間序列x和y之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)距離為：DTW(x,y)＝D(n_d,m_d)/K，K是最優(yōu)規(guī)整路徑的長(zhǎng)度。

其中，D(0,0):＝0；對(duì)于i′>0，D(i′,0):＝∞；對(duì)于j′>0，D(0,j′):＝∞。

基于上述定義，對(duì)于兩個(gè)多維時(shí)間序列和其中，i′∈{1,2,…,n_d}和j′∈{1,2,…,m_d}分別代表兩個(gè)多維時(shí)間序列上的離散點(diǎn)序號(hào)，V∈Z⁺表示多維時(shí)間序列的維數(shù)，Z⁺表示正整數(shù)域，用矩陣表示，分別為和

根據(jù)上述算法，同理可以計(jì)算多維時(shí)間序列X和Y之間的DTW距離DTW(X,Y)，與上述對(duì)一維時(shí)間序列的處理所不同的是，是以向量的Lp-范數(shù)計(jì)算X和Y之間的局部消耗，局部消耗函數(shù)d按下式(13)定義，實(shí)際上，式(13)是式(16)的特例，二者可以統(tǒng)一。

d(X(i′),Y(j′))＝‖X(i′)-Y(j′)‖_p (16)

式中，‖·‖_p表示向量的Lp-范數(shù)，p≥1。

基于以上關(guān)于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)算法的定義和闡述，本發(fā)明所建立的辨識(shí)方案按照如下判別式(17)搜索與未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程樣本T_l(t₁,t_K)最相似的已知暫態(tài)過(guò)程模板記為T^*，而后將T^*的類屬賦予T_l(t₁,t_K)，結(jié)果就是，T_l(t₁,t_K)對(duì)應(yīng)于某用電設(shè)備i從時(shí)刻t₁處于工作狀態(tài)m轉(zhuǎn)換到時(shí)刻t_K處于工作狀態(tài)n。

式中，表示用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的第j個(gè)暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板；i∈{1,2,3,…,L}，L∈Z⁺，表示負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所含用電設(shè)備種類的總數(shù)目，Z⁺表示正整數(shù)域；m,n∈{0}∪{1,2,3,…,Nⁱ}，且m≠n，Nⁱ∈Z⁺，表示用電設(shè)備i所具有的“功率非零”的工作狀態(tài)的總數(shù)目；用電設(shè)備i在第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換下的暫態(tài)功率波形特征模板總數(shù)，m＝0或n＝0表示用電設(shè)備處于停機(jī)狀態(tài)；T_l(t₁,t_K)表示電力負(fù)荷l發(fā)生起、止于時(shí)刻t₁和t_K的暫態(tài)過(guò)程時(shí)所產(chǎn)生的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本；表示用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板與電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本T_l(t₁,t_K)之間的綜合距離；argmin(·)表示針對(duì)既定的T_l(t₁,t_K)使取得最小值時(shí)的

式(17)中，綜合距離的計(jì)算方案有以下3種：

方案一，以所需各次暫態(tài)諧波有功功率波形時(shí)間序列和/或各次暫態(tài)諧波無(wú)功功率波形時(shí)間序列并列組成的多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列表征用電設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程，綜合距離按下式計(jì)算：

式中，DTW(T_z,T_e)表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的T_z和T_e之間的動(dòng)態(tài)規(guī)整距離，計(jì)算局部消耗矩陣時(shí)引用式(16)；T_z表示由所述負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)中已知暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列構(gòu)成的已知多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列，T_e表示由電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列構(gòu)成的未知多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列，T_z和T_e的具體形式如下式：

T_e＝(… … P_l,vp(t₁,t_K) Q_l,vp(t₁,t_K) … …) (20)

式中，Ωp表示多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列中實(shí)際用于電力暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的有功功率的諧波組成，Ωq表示多維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列中實(shí)際用于電力暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的無(wú)功功率的諧波組成；

方案二，以所需各次暫態(tài)諧波有功功率波形時(shí)間序列和/或各次暫態(tài)諧波無(wú)功功率波形時(shí)間序列首尾相接串聯(lián)組成拓展一維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)時(shí)間序列表征用電設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程，綜合距離按下式計(jì)算：

式中，表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的和之間的動(dòng)態(tài)規(guī)整距離；計(jì)算局部消耗矩陣時(shí)引用式(13)；表示由所述負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)中已知暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列構(gòu)成的已知拓展一維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列，表示由未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列構(gòu)成的未知拓展一維暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列，和的具體形式如下式：

方案三，對(duì)所需各次暫態(tài)諧波有功功率波形時(shí)間序列和/或各次暫態(tài)諧波無(wú)功功率波形時(shí)間序列單獨(dú)考慮，綜合距離按下式計(jì)算：

式中，表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的和P_l,vp(t₁,t_K)之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，表示利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法計(jì)算得到的和Q_l,vq(t₁,t_K)之間的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整距離，和其中，權(quán)重系數(shù)和分別表示對(duì)用電設(shè)備i由第m個(gè)工作狀態(tài)向第n個(gè)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生的暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行辨識(shí)時(shí)，第vp次諧波暫態(tài)有功和第vq次諧波暫態(tài)無(wú)功功率波形特征在計(jì)算時(shí)的重要性，權(quán)重系數(shù)和取值可利用目標(biāo)場(chǎng)景中有標(biāo)簽實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)訓(xùn)練確定，也可根據(jù)相似場(chǎng)景的經(jīng)驗(yàn)確定。

如圖2所示，本發(fā)明提供了一種非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)系統(tǒng)，包括用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)獲取與存儲(chǔ)模塊、電力負(fù)荷用電功率數(shù)據(jù)獲取模塊、電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)與表示模塊、電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)模塊：

用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)獲取與存儲(chǔ)模塊，用于獲取和保存被監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含的各種用電設(shè)備在各種暫態(tài)過(guò)程下的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)，所述暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板作為電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的依據(jù)。

電力負(fù)荷用電功率數(shù)據(jù)獲取模塊，用于實(shí)時(shí)獲取電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形時(shí)間序列；

電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)與表示模塊，用于在已經(jīng)生成的功率波形時(shí)間序列中檢測(cè)電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程，并以適合電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的方式表示電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程；

電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)模塊，用于在利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法量度功率時(shí)間序列之間相似性的基礎(chǔ)上，采用最近鄰分類技術(shù)，對(duì)所述已經(jīng)獲得的未知電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程功率波形特征樣本進(jìn)行分類辨識(shí)，以確定該功率波形特征樣本是由哪種用電設(shè)備在發(fā)生何種工作狀態(tài)變換時(shí)產(chǎn)生的，得到電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)結(jié)果，并最終確定相關(guān)用電設(shè)備的工作狀態(tài)；

還包括辨識(shí)結(jié)果輸出與顯示模塊、辨識(shí)結(jié)果存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸與信息通信模塊；

辨識(shí)結(jié)果輸出與顯示模塊，用于根據(jù)應(yīng)用需要，輸出與顯示電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的辨識(shí)結(jié)果，以及電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程發(fā)生后，電力負(fù)荷內(nèi)部每種用電設(shè)備的工作狀態(tài)；

辨識(shí)結(jié)果存儲(chǔ)模塊，用于根據(jù)應(yīng)用需要，存儲(chǔ)電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的辨識(shí)結(jié)果，以及電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程發(fā)生后，電力負(fù)荷內(nèi)部每種用電設(shè)備的工作狀態(tài)；

數(shù)據(jù)傳輸與信息通信模塊，根據(jù)需要，用于系統(tǒng)中不同功能模塊之間的數(shù)據(jù)與信息交互。

其中，

所述電力負(fù)荷用電功率數(shù)據(jù)獲取模塊，包括原始數(shù)據(jù)采集模塊、原始數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、功率數(shù)據(jù)生成模塊和功率波形時(shí)間序列生成模塊，原始數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集電力負(fù)荷供電端電壓和用電總電流；原始數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對(duì)采集到的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行波形降噪、異常值修正和相位校正處理；功率數(shù)據(jù)生成模塊，用于根據(jù)受監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含用電設(shè)備種類和性質(zhì)，分析處理后的電壓和電流信號(hào)以獲得電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)所需的某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波有功總功率數(shù)據(jù)和\或某次或某幾次實(shí)測(cè)諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)；功率波形時(shí)間序列生成模塊，用于將不同時(shí)刻獲得的各次諧波有功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)和各次諧波無(wú)功總功率數(shù)據(jù)點(diǎn)分別共同構(gòu)成各次諧波有功總功率時(shí)間序列和各次諧波無(wú)功總功率時(shí)間序列；

優(yōu)選地，可以利用電壓互感器和電流互感器按要求比例將電力總口處的強(qiáng)電壓、大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬低電壓信號(hào)，并通過(guò)采樣保持電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為非侵入式電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)系統(tǒng)所需的數(shù)字信號(hào)，為了安裝方便可以采用電流鉗作為電流互感器。對(duì)于波形降噪，可采用合適的濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如均值濾波、中值濾波等。

所述電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)與表示模塊，包括電力負(fù)荷分段模塊和暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本生成模塊，電力負(fù)荷分段模塊，用于將電力負(fù)荷劃分為過(guò)渡區(qū)段和穩(wěn)態(tài)區(qū)段，電力負(fù)荷的過(guò)渡區(qū)段的起點(diǎn)和終點(diǎn)即為電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的起點(diǎn)和終點(diǎn)；暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本生成模塊，用于分別從已經(jīng)得到的電力負(fù)荷各次諧波有功總功率時(shí)間序列和各次諧波無(wú)功總功率時(shí)間序列中提取暫態(tài)過(guò)程起點(diǎn)時(shí)刻和終點(diǎn)時(shí)刻之間的功率數(shù)據(jù)點(diǎn)，構(gòu)成暫態(tài)功率時(shí)間序列，所得若干暫態(tài)功率時(shí)間序列共同作為表征(未知)電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本；

所述電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)模塊，包括綜合距離計(jì)算模塊、判別搜索模塊和用電設(shè)備的工作狀態(tài)確定模塊，綜合距離計(jì)算模塊，用于利用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法，采用所選方案計(jì)算電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)序列樣本與所述用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板之間的綜合距離；判別搜索模塊，用于根據(jù)綜合距離的計(jì)算結(jié)果，判斷電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)序列樣本與不同用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板之間的相似性，確定與采集到的電力負(fù)荷暫態(tài)功率波形特征參數(shù)序列樣本最相似的用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板；用電設(shè)備的工作狀態(tài)確定模塊，以所述判別搜索模塊的搜索結(jié)果確定對(duì)應(yīng)用電設(shè)備在電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程發(fā)生前后的工作狀態(tài)。

所述用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)獲取與存儲(chǔ)模塊，包括用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板獲取模塊和用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板獲取模塊，用于獲取被監(jiān)測(cè)電力負(fù)荷內(nèi)部所含的各種用電設(shè)備在各種暫態(tài)過(guò)程下的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本若干，并根據(jù)樣本的代表性，從中選擇暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板；用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用于存儲(chǔ)所述用電設(shè)備暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板獲取模塊獲得的暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板。

有效性驗(yàn)證：

為證明本發(fā)明方法的有效性和優(yōu)越性，下面給出本發(fā)明方法在從三個(gè)不同場(chǎng)景中收集到的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程樣本集合上分別進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果，對(duì)比對(duì)象是據(jù)報(bào)道目前在本發(fā)明所述領(lǐng)域內(nèi)效果最好的方法^[16-17]，分別簡(jiǎn)稱為“線性擬合法”和“Minkowski距離法”，前者在文獻(xiàn)[16-17]中皆有提及，后者是文獻(xiàn)[17]給出的。

對(duì)于每個(gè)場(chǎng)景中的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程樣本集合，是利用Hart給出的負(fù)荷事件檢測(cè)方法對(duì)從每個(gè)場(chǎng)景中收集到的原始總負(fù)荷功率數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到的^[9]。對(duì)于負(fù)荷事件檢測(cè)所用相關(guān)參數(shù)，本發(fā)明假定電力負(fù)荷穩(wěn)態(tài)區(qū)段的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)至少為3秒鐘(所含功率采樣點(diǎn)數(shù)由功率采樣頻率決定，若功率信號(hào)采樣頻率為5Hz，則穩(wěn)態(tài)區(qū)段持續(xù)長(zhǎng)度最小值為15個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn))，而且，穩(wěn)態(tài)區(qū)段內(nèi)的任意有功總功率變動(dòng)(相鄰功率采樣值之差的絕對(duì)值)皆小于50W。至于諧波分析，采用每周波64點(diǎn)的傅里葉變換來(lái)分析負(fù)荷端電壓和總電流數(shù)據(jù)，進(jìn)而按照式(6)和式(7)計(jì)算后續(xù)步驟所需的各次諧波功率數(shù)據(jù)，測(cè)試實(shí)驗(yàn)選用暫態(tài)基波有功功率和基波無(wú)功功率波形特征進(jìn)行暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)，因此系統(tǒng)計(jì)及的最大諧波次數(shù)H取值為1。

在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于每個(gè)場(chǎng)景中包含的每種用電設(shè)備可能發(fā)生的每種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程，本發(fā)明分別從樣本集合中隨機(jī)選擇8個(gè)暫態(tài)過(guò)程功率波形樣本作為負(fù)荷特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的暫態(tài)功率波形特征模板，即對(duì)于滿足上述定義的任意i和m、n，有取值為8，實(shí)際上，該值可以根據(jù)不同的實(shí)際情況而有所不同。

此外，本發(fā)明采用基于混淆矩陣的模式識(shí)別領(lǐng)域常用的分類結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)考察本發(fā)明方法的電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)準(zhǔn)確性：F-度量。其定義概述如下：對(duì)于集合Ω表示用電設(shè)備暫態(tài)過(guò)程類屬集合，其中，精確度具體指被辨識(shí)為c類的所有樣本中實(shí)際為c類的百分比，用于度量辨識(shí)方案的精確性，記為P_c，定義如下式(25)，靈敏度具體指屬于c類的所有樣本中被正確辨識(shí)的百分比，用于度量辨識(shí)方案的完全性，記為S_c，定義如下式(26)，F(xiàn)度量是一種由精確度和靈敏度組合得到的綜合指標(biāo)，記為F_c，定義如下式(27)。

式中：TP_c表示屬于c類的所有樣本中被正確辨識(shí)的數(shù)目，F(xiàn)P_c表示屬于其他類樣本被錯(cuò)誤地辨識(shí)為c類的數(shù)目；

式中，F(xiàn)N_c表示屬于c類的所有樣本中被錯(cuò)誤地辨識(shí)為其他類的數(shù)目。

下面分別介紹三個(gè)場(chǎng)景及對(duì)應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)集：

場(chǎng)景I：

場(chǎng)景I是美國(guó)賓夕法尼亞州某家庭，數(shù)據(jù)來(lái)源于公開數(shù)據(jù)集^[27]，是該家庭2011年10月中某個(gè)星期的用電情況，原始總功率的采樣頻率為60Hz。本發(fā)明按照上述負(fù)荷事件檢測(cè)方法的參數(shù)設(shè)置，對(duì)該數(shù)據(jù)集進(jìn)行電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)，通過(guò)對(duì)暫態(tài)過(guò)程檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)整理，得到了如表1所示的測(cè)試數(shù)據(jù)集。此外，由于北美家庭是采用兩相配電，因此，表1中也給出了用電設(shè)備的所在相信息。

表1.場(chǎng)景I測(cè)試數(shù)據(jù)集信息

場(chǎng)景II：

仿照BLUED數(shù)據(jù)集的建立方式，本發(fā)明收集了中國(guó)天津某家庭2015年9月的用電數(shù)據(jù)，原始功率的采樣周期為0.06s。采用上述負(fù)荷事件檢測(cè)方法及相關(guān)參數(shù)設(shè)置，建立了表2所示的私有家庭測(cè)試數(shù)據(jù)集。

表2.場(chǎng)景II測(cè)試數(shù)據(jù)集信息

場(chǎng)景III：

與場(chǎng)景II測(cè)試數(shù)據(jù)集的建立過(guò)程類似，此數(shù)據(jù)集源于中國(guó)天津高新區(qū)某商業(yè)樓宇2015年8月的用電數(shù)據(jù)，原始基波功率的采樣頻率為5Hz。電氣設(shè)備相關(guān)信息見表3。需要說(shuō)明的是，商業(yè)辦公場(chǎng)景中背景負(fù)荷的波動(dòng)幅度一般要大于家庭場(chǎng)景。例如，對(duì)于場(chǎng)景III測(cè)試數(shù)據(jù)集，背景負(fù)荷有功功率的波動(dòng)幅度在40W至80W之間。

表3.場(chǎng)景III測(cè)試數(shù)據(jù)集信息

在上述三個(gè)不同的場(chǎng)景下，本發(fā)明分別做了兩種類型的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)A是僅利用基波暫態(tài)有功功率波形特征，實(shí)驗(yàn)B是同時(shí)利用基波暫態(tài)有功和無(wú)功功率波形特征，后者是為了驗(yàn)證同時(shí)利用多種類型的波形特征有助于提高辨識(shí)性能。對(duì)于每個(gè)場(chǎng)景下的測(cè)試結(jié)果，本發(fā)明給出的是對(duì)數(shù)據(jù)集中所有用電設(shè)備的F-度量指標(biāo)的平均值。對(duì)于僅利用基波暫態(tài)有功功率波形特征的情況，由于本發(fā)明提出的3種綜合距離計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果相同，因此本發(fā)明僅以“方案一”為代表，測(cè)試結(jié)果詳見表4。對(duì)于同時(shí)利用基波暫態(tài)有功和無(wú)功功率波形特征的情況，本發(fā)明分別給出三種綜合距離計(jì)算方案下的測(cè)試結(jié)果，詳見表5。

表4.實(shí)驗(yàn)A的測(cè)試結(jié)果

表5.實(shí)驗(yàn)B的測(cè)試結(jié)果

以上實(shí)施例：同時(shí)利用多種類型的暫態(tài)功率波形特征，采用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)量度原始暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列與模板時(shí)間序列之間的相似性，并據(jù)此建立了三種采用不同暫態(tài)功率波形特征綜合距離度量的最近鄰暫態(tài)過(guò)程分類辨識(shí)方案。測(cè)試結(jié)果表明，新方法：(1)同時(shí)利用多種類型的暫態(tài)功率波形特征，包括多種暫態(tài)諧波有功和\或無(wú)功功率波形特征，能夠提高電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)的準(zhǔn)確性，(2)能夠有效處理暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本時(shí)間序列相對(duì)于暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板時(shí)間序列在時(shí)間上出現(xiàn)偏移和局部尺度縮放，從而對(duì)暫態(tài)功率波形特征參數(shù)模板具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，進(jìn)而能夠進(jìn)一步提高電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)準(zhǔn)確性和魯棒性，(3)因采用最近鄰分類辨識(shí)策略而無(wú)需復(fù)雜的參數(shù)訓(xùn)練，而且能夠通過(guò)直接對(duì)原始暫態(tài)功率波形特征參數(shù)樣本序列的簡(jiǎn)單時(shí)域分析完成電力負(fù)荷暫態(tài)過(guò)程辨識(shí)，并且對(duì)低頻功率數(shù)據(jù)有更好的適用性，從而既簡(jiǎn)便易行又可有效控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本、提高其實(shí)用性。因此，本發(fā)明方法，及承載本方法的系統(tǒng)能夠極大地促進(jìn)NILM技術(shù)的實(shí)用化推廣。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。