(19)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 202210934478.6 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 广西大学 地址 530004 广西壮 族自治区南宁市西乡 塘区大学东路10 0号 (72)发明人 李维　杨林峰　何显毅　 (74)专利代理 机构 南宁颂博远信知识产权代理 事务所(普通 合伙) 45141 专利代理师 吴宁芬 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种非侵入式负荷监测数学规划模型的构 建方法和装置 (57)摘要 本发明适用于智能电网领域， 提供了一种非 侵入式负荷监测数学规划模型的构建方法和装 置， 该方法利用采集的各用电器的电力特征数 据， 通过整数变量等价转换技术提出了一种带两 类线性惩罚项的目标函数， 这两类线性惩罚项分 别为： 用电器状态转换惩罚项和最少运行状态惩 罚项； 通过引入功率变量， 提出了电器的功率波 动约束和功率边界约束， 并基于凸包理论提出了 用电器最小运行时间约束的凸包表达形式； 加入 其他约束后最终得到高效的非侵入式负荷监测 混合整数规划模型。 根据该建模方法， 一种 高效 的非侵入式负荷监测混合整数规划模型将被构 建。 该模型 更紧凑， 且计算效率更高。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115391997 A 2022.11.25 CN 115391997 A 1.一种非侵入式负荷监测数 学规划模型的构建方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 采集用电器的 电力特征数据， 所述电力特征数据包括用电器的状态数、 用电器各状态 的最小运行时间、 用电器各状态的功 率边界、 用电器各状态的功 率波动幅度， 用电器各状态 之间的转换序列； 通过整数变量等价转换技术构建考虑用电器状态转换惩罚项和最少运行状态惩罚项 的目标函数； 通过引入功率变量， 构建用电器各状态的功率波动约束和功率边界约束， 并基于凸包 理论建立用电器最小运行时间约束的凸包表达形式； 根据电力特征数据、 考虑用电器状态转换惩罚项和最少运行状态惩罚项的目标函数、 用电器各状态的功率波动约束和功率边界约束、 用电器最小运行时间约束和 其他约束， 构 建高效的非侵入式负荷监测混合整数规划模型。 2.如权利要求1所述的非侵入式负荷监测数学规划模型的构建方法， 其特征在于， 所述 目标函数为： 其中， i表示用电器编号， j表示用电器的状态编号， t表示时段， N为用电器总数， T为时 段总数， mi为用电器i的状态总 数， μ1和 μ2为惩罚参数， 为用电器i的j状态的开启惩罚 参数， 为用电器i的j状态在t时段的运行惩罚参数， P表示有功功率， Q表示无功功率， εP， t， εQ， t为辅助变 量， 分别表示t时段有功功率的误差和无功功率的误差， xi， j， t表示用电器 i 的j状态在t时段的运行状态(0 ‑1变量， 0表示关闭， 1表示运行)， si， j， t表示用电器i的j状态 在t时段的开启状态(0 ‑1变量， 1表示 开启， 0表示 其他)。 3.如权利要求1所述的非侵入式负荷监测数学规划模型的构建方法， 其特征在于， 所述 用电器各状态的功 率波动约束和功 率边界约束、 用电器最小运行时间约束的凸包表达形式 为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115391997 A 2其中， N为用电器总数， T为时段总数， mi为用电器i的状态总数， i∈{1， ...， N}表示用电 器编号， j∈{1， ...， mi}表示用电器的状态编号， t∈{1， ...， T}表示时段， Pi， j， t表示用电器i 的j状态在t时段的有功功率， Qi， j， t表示用电器i的j状态在t时段的无功功率， Pi， j和 分别 表示用电器i的j状态的有功功率下界和上界， Pup， i， j和Pdown， i， j表示用电器i的j状态的有功 功率上波动和下波动的幅值， Qi， j和 分别表示用电器i的j状态的无功功率下界和上界， Qup， i， j和Qdown， i， j表示用电器i的j状态的无功功率上波动和下波动的幅值， xi， j， t表示用电器 i的j状态在t时段的运 行状态(0 ‑1变量， 0表示关闭， 1表示运 行)， si， j， t表示用电器 i的j状态 在t时段的开启状态(0 ‑1变量， 1表示开启， 0表示其他)， Trun， i， j表示用电器i的j状态的最小 运行时间， [ ·]+＝max(·， 0)。 4.一种非侵入式负荷监测数 学规划模型的构建装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 数据预处理单元， 用于采集各用电器的 电力特征数据， 所述电力特征数据包括用电器 的状态数、 用电器各状态的最小运行时间、 用电器各状态的功 率边界、 用电器各状态的功 率 波动幅度， 用电器各状态之间的转换序列； 目标函数构建单元， 通过整数变量等价转换技术构建考虑用电器状态转换惩罚项和最 少运行状态惩罚项的目标函数； 以及 约束构建单元， 通过引入功率变量， 构建用电器各状态的功率波动约束和功率边界约 束， 并基于凸包理论建立用电器最小运行时间约束的凸包表达形式。 根据电力特征数据、 考虑用电器状态转换惩罚项和最少运行状态惩罚项的目标函数、 用电器各状态的功率波动约束和功率边界约束、 用电器最小运行时间约束和 其他约束， 构 建高效的非侵入式负荷监测混合整数规划模型。 5.如权利要求4所述的非侵入式负荷监测数学规划模型的构建装置， 其特征在于， 所述 目标函数构建单 元包括： 目标函数构建模块， 通过整数变量等价转换技术构建考虑用电器状态转换惩罚项和最 少运行状态惩罚项的目标函数， 所述目标函数为： 其中， i表示用电器编号， j表示用电器的状态编号， t表示时段， N为用电器总数， T为时 段总数， mi为用电器i的状态总 数， μ1和 μ2为惩罚参数， 为用电器i的j状态的开启惩罚 参数， 为用电器i的j状态在t时段的运行惩罚参数， P表示有功功率， Q表示无功功率， εP， t， εQ， t为辅助变 量， 分别表示t时段有功功率的误差和无功功率的误差， xi， j， t表示用电器 i 的j状态在t时段的运行状态(0 ‑1变量， 0表示关闭， 1表示运行)， si， j， t表示用电器i的j状态 在t时段的开启状态(0 ‑1变量， 1表示 开启， 0表示 其他)。 6.如权利要求5所述的非侵入式负荷监测数学规划模型的构建装置， 其特征在于， 所述 约束构建单 元包括： 通过引入功率变量， 构建用电器各状态的功率波动约束和功率边界约束， 并基于凸包权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115391997 A 3