Idantifikasyon chaj Smart Grid ak Teknoloji Smart Meter

Entwodiksyon

Depi 21yèm syèk la, elektrisite vin tounen yon faktè kle ki sipòte devlopman ekonomik nasyonal peyi mwen an e li jwe yon wòl iranplasabl nan siviv ak devlopman imen. Griy entelijan yo itilize teknoloji modèn yo pou yo itilize enèji renouvlab yo nèt pandan y ap bay pouvwa pou fini aparèy yo, sa ki pèmèt orè fleksib ak jesyon entelijan nan elektrisite. Pandan rezo entelijan yo kontinye elaji, kantite aparèy ki konsome gwo -enèji- sou bò itilizatè a ap ogmante, sa ki lakòz kondisyon de pli zan pli sevè pou sèvis elektrisite rafine. Idantifikasyon chaj itilizatè a enpòtan anpil pou desine estrateji ekonomize enèji-pou rezo entelijan. Idantifikasyon chaj prensipalman enplike echantiyon ak analize itilizatè-done itilizasyon elektrisite bò kote yo pou idantifye aparèy ki gen gwo -enèji-konsome, kidonk ede itilizatè yo amelyore modèl itilizasyon elektrisite ki egziste deja yo. Kounye a, pifò rezo entelijan nan peyi mwen an sèvi ak teknoloji idantifikasyon chaj pèsistan, deplwaye yon Capteur pou chak itilizatè-chaj bò kote yo kolekte enfòmasyon sou itilizasyon enèji. Sepandan, teknoloji idantifikasyon sa a se pa sèlman tan-konsome tan ak travay-entansif, men tou lite pou asire koleksyon enfòmasyon sou pouvwa efikas, anpeche devlopman an sante nan griy entelijan. Se poutèt sa, papye sa a sèvi ak teknoloji mèt entelijan pou etidye yon metòd idantifikasyon chaj entelijan gri ki pa -anvasif pou ankouraje devlopman travay idantifikasyon chaj entelijan gri nan direksyon entèlijans.

Konsepsyon Idantifikasyon chaj Smart Grid ki baze sou Teknoloji Smart Meter

Kolekte done griy entelijan ki baze sou mèt entelijan

Kounye a, yon kantite k ap grandi -enèji-aparèy elektrik ki satisfè bezwen divès kalite vi moun yo ap atire atansyon toupatou. Sou bò itilizatè a nan yon griy entelijan, chak kay ka posede plizyè oswa menm plizyè douzèn aparèy elektrik. Akòz divès prensip fonksyònman ak karakteristik elektrik aparèy sa yo, idantifikasyon chaj mande anpil tan ak efò pou kolekte done pouvwa ki soti nan aparèy sa yo, ki, nan yon sèten limit, limite devlopman nan griy entelijan. Pou sa, papye sa a entwodui teknoloji mèt entelijan pou konsepsyon yon teknik idantifikasyon chaj ki pa-anvayisan. Premyèman, mèt entelijan yo itilize pou kolekte done konsomasyon pouvwa sou bò itilizatè a nan kadriyaj entelijan an. Mèt entelijan pa bezwen enstale nan kay itilizatè a; yo ka tou senpleman enstale sou otobis la-kote itilizatè grid entelijan. Chip mesure nan mèt entelijan an kolekte done pouvwa, tankou vòltaj, aktyèl, ak pouvwa, ki soti nan aparèy kay itilizatè a epi transmèt done sa yo atravè koòdone SPI la. Lè w ap itilize mèt entelijan pou kolekte done sou konsomasyon pouvwa sou kote itilizatè griy entelijan an, yo obsève karakteristik eta -konstans nan aparèy sa yo pandan operasyon ki estab. Se poutèt sa, li nesesè pou detèmine valè efikas vòltaj ak aktyèl aparèy sa yo, ki reprezante karakteristik sa yo nan eta fiks -:

Nan fòmil la, mwen₀se valè a efikas nan aktyèl la sou bò itilizatè a nan kadriyaj la entelijan; U₀se valè efikas vòltaj la sou bò itilizatè a nan kadriyaj la entelijan; N se peryòd echantiyon nan mèt entelijan an; I(t) se siyal aktyèl itilizatè a-kote kontè entelijan an kolekte; U(t) se itilizatè-siyal vòltaj bò kote kontè entelijan an kolekte.

Pouvwa a nan ekipman elektrik la sou bò itilizatè a nan kadriyaj la entelijan pa ka dirèkteman kolekte pa mèt la entelijan. Li bezwen kalkile dapre fòmil (1) ak fòmil (2). Fòmil kalkil la se:

Nan fòmil la, P₀se valè efikas pouvwa aktif sou bò itilizatè griy entelijan; f se frekans echantiyonaj mèt entelijan an; ak M se frekans echantiyonaj mèt entelijan an. Pandan operasyon an nan itilizatè griy entelijan -bò ekipman elektrik, karakteristik pouvwa yo nan divès kalite ekipman elektrik gen diferan fòm epi yo varye anpil youn ak lòt. Se poutèt sa, papye sa a sèvi ak valè efikas pouvwa ki te jwenn pa fòmil (3) kòm youn nan done ki valab pou idantifikasyon chaj griy entelijan.

Mèt entelijan ka adapte yo ak diferan aparèy elektrik nan diferan kay itilizatè. Chaj la pouvwa kolekte gen gwo presizyon ak estabilite, ki fè yo apwopriye pou idantifikasyon chaj entelijan gri.

Pre-trete done griy entelijan

Lè w ap itilize kontè entelijan pou kolekte done elektrisite itilizatè-pou rezo entelijan, entèferans soti nan faktè ekstèn anviwònman an inevitab, sa ki lakòz bri ak anomali nan done yo kolekte. Se poutèt sa, preprocessing nan done yo kolekte nesesè anvan idantifikasyon chaj amelyore efikasite li yo. Anplis de sa, pou asire jeneralizasyon teknoloji idantifikasyon chaj entelijan griy la, done chaj yo itilize pou idantifikasyon an ta dwe depreferans konpoze de diferan kalite aparèy elektrik, ki soti nan de oswa plis kay itilizatè. Sa a asire ke dataset chaj yo itilize pou idantifikasyon anglobe yon seri done chaj pi konplè, fasilite idantifikasyon.

Premyèman, yo itilize yon filtè S-G pou elimine bwi done pouvwa itilizatè-nan gri entelijan an. Filtè S-G a se yon filtè ki ba-pase ki adapte siyal done pouvwa a nan domèn tan an atravè yon fenèt glisman, kidonk reyalize atenuasyon ak debruaj siyal done pouvwa a. Si nou sipoze ke itilizatè-ansanm done pouvwa bò kote kontè entelijan an kolekte se X=(x1, x2, …, xi, …, xn), papye sa a konstwi ak-polinòm 1-òd pou anfòm ansanm done yo kolekte. Ekspresyon denoising filtè SG la se:

Nan fòmil la, Y_ise done pouvwa itilizatè-bò kadriyaj entelijan an apre filtraj ak atenuasyon; a0, a1, a2, …, ak-1 se koyefisyan polinòm. Apre yo fin trete pa fòmil (4), batman kè done chaj la lis nan yon sèten limit, kidonk efektivman diminye entèferans bri. Lè sa a, done yo filtre ak trete. Lè mèt entelijan kolekte done chaj itilizatè a, echèk ekipman toudenkou ak lòt faktè pral lakòz valè nòmal nan done yo kolekte. Valè nòmal sa yo pral afekte efè idantifikasyon chaj nan yon sèten limit. Se poutèt sa, anvan ou fè idantifikasyon chaj kadriyaj entelijan, li nesesè efase valè nòmal yo nan done echantiyon yo kolekte. Papye sa a sèvi ak metòd papòt la pou efase done ki pa nòmal. Senpleman mete, yo fikse yon papòt rezonab davans, epi done chaj yo kolekte yo travèse. Pandan pwosesis traversal la, chaj la ki depase papòt la mete yo kenbe, epi chaj la ki pa depase papòt la efase, epi done yo kenbe yo estanda. Fòmil kalkil normalizasyon an se:

Kote Y′ se done estanda itilizatè grid entelijan{0}}bò pouvwa; Y se mwayen done orijinal itilizatè grid entelijan-; ak Y₀se devyasyon estanda nan done orijinal itilizatè grid entelijan-kote pouvwa a. Finalman, itilizatè grid entelijan-donè pouvwa yo pretrete pa pwosesis ki anwo a yo konbine pou fòme yon seri done chaj-wo kalite pou idantifikasyon chaj ki vin apre.

Konstwi yon modèl rezo konvolisyon tanporèl pou idantifikasyon chaj

Anjeneral pale, done pouvwa itilizatè smart grid-kote yo kolekte pa mèt entelijan montre gwo korelasyon tanporèl. Se poutèt sa, papye sa a konstwi yon modèl rezo konvolusyonèl tanporèl pou idantifikasyon chaj griy entelijan. Rezo konvolusyon tanporèl la se yon amelyorasyon sou rezo konvolusyon debaz la, sitou ki gen de eleman: konvolusyon dilate kozatif ak koneksyon rezidyèl yo. Konvolusyon ki lakòz dilate se yon estrikti inidireksyon. Senpleman mete, yon siyal tan nan pwochen kouch la ka sèlman jwenn pa repoze sou siyal la tan nan kouch anvan an, san yo pa koule done chaj nan lòt fwa. Se poutèt sa, modèl rekonesans ki konstwi lè l sèvi avèk rezo konvolusyon tanporèl la se tou yon modèl enfòmasyon -konstrent. Anplis de sa, pwodiksyon kouch konvolusyonèl modèl la afekte pa pwofondè rezo a. Se poutèt sa, nan idantifikasyon chaj pratik, li nesesè diminye kantite kouch konvolusyon kozatif oswa ogmante gwosè etap echantiyon an nan konvolusyon dilate a pou fè pou evite eksplozyon gradyan ki te koze pa rezo pi fon. Konsènan koneksyon rezidyèl nan modèl la, papye sa a itilize koneksyon sote pou anpeche pèfòmans fòmasyon modèl pòv. Si nou sipoze ke opinyon modèl rezo konvolusyon tanporèl la se yon e pwodiksyon premye kouch la se f(a), yo ka dekri rezo neral pi devan blòk rezidyèl modèl rezo konvolusyon tanporèl la:

Kote ω1 ak ω2 se pwa premye ak dezyèm kouch konvolusyonèl nan modèl rekonesans rezo konvolisyon tanporèl la, respektivman; δ se fonksyon aktivasyon an. Lè sa a, dapre fòmil (6), yo ka jwenn pwodiksyon dezyèm kouch konvolusyonèl modèl la:

Kote g(a) se pwodiksyon dezyèm kouch konvolusyonèl modèl rekonesans rezo konvolisyon tanporèl la. Pwosesis pou reyalize idantifikasyon chaj griy entelijan lè l sèvi avèk yon modèl rezo konvolusyonèl tanporèl nan papye sa a se jan sa a: Premyèman, itilizatè griy entelijan an-done done yo kolekte pa mèt entelijan se antre nan modèl la, ak modil ekstraksyon karakteristik modèl la ekstrè karakteristik yo nan done itilizasyon elektrisite yo. Lè sa a, faz fòmasyon modèl la kòmanse, mete paramèt tankou pwa ak prejije. Ansanm, pwopagasyon pou pi devan ak bak done yo fèt lè l sèvi avèk yon fonksyon pèt pou pwodiksyon etikèt idantifikasyon chaj sib la. An rezime, papye sa a reyalize ki pa-idantifikasyon entrigan nan itilizatè griy entelijan-chaj bò yo lè l sèvi avèk teknoloji mèt entelijan.

Analiz eksperimantal

Preparasyon eksperimantal

Pou verifye efikasite teknoloji mèt entelijan nan griy entelijan, yo te fè yon eksperyans simulation lè l sèvi avèk done REDDD la. Paske estatistik itilizasyon elektrisite chak itilizatè nan seri done a varye, yo te tcheke seri done a epi divize an pou jwenn done eksperimantal yo montre nan Tablo 1.

Tablo 1 Done eksperimantal

Jan yo montre nan Tablo 1, eksperyans idantifikasyon chaj sa a itilize sis kalite chaj ekipman elektrik nan done REDD kòm done eksperimantal, ak yon total de 1064 echantiyon. Fòm vag aktyèl yo nan divès chaj eksperimantal elektrik yo montre nan Figi 1.

图１ 实验电器负荷暂态电流波形

Nan eksperyans sa a, yo te ekstrè aktyèl aktyèl la nan chak chaj ekipman elektrik pa karakteristik ond milti-dimansyon, epi yo te itilize metòd idantifikasyon chaj ki fèt nan papye sa a pou klasifikasyon ak idantifikasyon. An menm tan an, teknoloji idantifikasyon chaj griy entelijan ki baze sou LSTM ak teknoloji idantifikasyon chaj griy entelijan ki baze sou rezo neral yo te chwazi kòm gwoup kontwòl pou fè tès idantifikasyon sou menm seri done yo, epi rezilta idantifikasyon yo te jwenn ak Lè sa a, konpare ak analize.

Analiz rezilta

Pou konpare klasifikasyon chaj ak pèfòmans idantifikasyon chak teknoloji, yo te itilize erè absoli mwayen (MAE) kòm mezi evalyasyon an, e ekspresyon li se:

Ki kote MAE se erè absoli mwayen (MAE) rezilta idantifikasyon chaj pou griy entelijan; T se tan deteksyon an; y_ise valè chaj aktyèl la nan moman i; ak x se rezilta idantifikasyon chaj la nan moman i. Sa a metrik prensipalman reflete erè ki genyen ant rezilta idantifikasyon an ak chaj aktyèl la nan yon moman espesifik nan yon peryòd deteksyon espesifik epi yo ka itilize yo mezire presizyon nan teknoloji idantifikasyon chaj kadriyaj entelijan.

Tablo 2 montre ke konpare ak teknoloji idantifikasyon chaj gwoup kontwòl la, teknoloji yo pwopoze a reyalize yon sèten degre amelyorasyon nan idantifikasyon chaj yo nan tout sis kalite ekipman elektrik. Teknoloji idantifikasyon chaj pwopoze a reyalize yon erè absoli vle di nan 1.135 kWh, ki se yon rediksyon nan 0.793 kWh ak 1.435 kWh, respektivman, konpare ak teknoloji gwoup kontwòl la. Sa a montre ke teknoloji kontè entelijan yo etidye nan papye sa a apwopriye pou idantifikasyon chaj ki pa-intrusif nan griy entelijan epi li genyen kapasite siperyè pou kolekte enfòmasyon ak aplikasyon. Konpare ak lòt teknoloji idantifikasyon chaj, teknoloji a etidye nan papye sa a ka efikasman ekstrè done pouvwa soti nan bò itilizatè a nan kadriyaj la entelijan epi kenbe enfòmasyon detaye tankou aktyèl pasajè nan done yo pouvwa. Li se finalman aplike nan modèl rezo tanporèl konvolusyonèl la pou klasifikasyon, kidonk amelyore kapasite idantifikasyon chaj la.