基于非侵入式负荷检测与分解的电力数据挖掘

电力分项计量对优化电力系统管理、提高电力系统稳定性和可靠性、促进科学合理用电、提高电能利用效率、建设节约型社会和缓解电能压力等方面均有重要的现实意义。电力分项计量的一系列技术，是将电器识别作为物联网的一个重要研究方向，要想电器识别数据挖掘提取特征是一个不可或缺的环节，本文首先对给出的原始数据进行预处理，其次基于预处理后的数据提取出各用电设备的运行特征，然后对本文11种用电设备按照工作状态分类，在暂态环境下，分别提取用电设备的电流、电压、瞬时功率和电压噪声的特征；在稳态环境下，分别提取用电设备的有功、无功功率、电压、V-I轨迹等特征，对于建立用电设备的识别系统具有重要意义。

能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础，人类文明的每一次重大进步都离不开能源应用技术的改进、创新和完善。能源技术的开发和利用极大地促进了世界经济和社会的发展。在当今的信息时代，能源的开发和能源的合理利用是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国建立节约型和谐社会的重要问题。

在能源消费比重中，电能已成为我国社会生产和人类生活的重要能源消费形式。以2017 年为例，全社会用电量延续平稳较快增长态势，全国全社会用电量6.3 万亿千瓦时，人均用电量4538 千瓦时，人均生活用电量625 千瓦时。全社会用电量同比增长6.6%，增速同比提高1.6 个百分点，用电量较快增长的主要原因：一是宏观经济运行稳中向好，第二产业用电平稳增长；二是服务业用电持续快速增长；三是电力消费新动能正在逐步形成，高技术制造业、战略性新兴产业等用电高速增长；四是在工业、交通、居民生活等领域推广的电能替代成效明显；五是夏季长时间极端高温天气拉动用电量快速增长。分季度看，各季度全社会用电量增速分别为6.9%、5.8%、7.8%、5.7%；其中，受夏季极端高温天气拉动，第三季度增速相对偏高。分地区看，东、中、西部和东北地区用电量增速分别为5.2%、7.3%、9.1%和4.6%；其中，西部地区受高耗能行业用电恢复性增长以及上年低基数因素影响，用电增速比上年提高5.6 个百分点。2017 年，华北区域电力供需平衡偏紧，华中区域电力供需基本平衡，华东和南方区域电力供需平衡有余，东北和西北区域电力供应能力富余较多[1]。

数据表明，电力是国民经济基础性产业，推动高质量发展作为根本要求。随着我国经济的发展和产业结构的优化升级，用电量还将继续增长。因此，加强电能的节约极其重要。面对用电量的快速增长， 应坚持节约优先、开发与节约并重的原则、合理并有效的利用电力，避免电力浪费，做好新时代电力能源工作，更好地满足人民群众多层次多样化高质量用电需求。

区别于常规的连接在入户线上的电能表只能获得总能耗数据，电力分项计量可以对连接到入户线后的建筑物内各个用电设备所消耗的电能进行独立计量。分项计量技术目前主要分为两种：一种在总负荷内部为每个用电设备配备带有数字通信功能的传感器，通过通讯网络采集各用电设备的用电信息，这种方式称为侵入式电力负荷监测(intrusive residential load monitoring, ILM)；另一种仅在电网的用户入口处安装一个传感器，通过采集和分析用户用电总功率或总电流来监测每个或每类用电设备的用电功率和工作