非入户式居民用户负荷监测终端技术规范

ICSFORMTEXT17.220.20FORMTEXTN22FORMTEXTFORMTEXTDLFORMTEXTDL/TFORMTEXTXXXX—FORMTEXT202XFORMTEXTFORMTEXT非入户式居民用户负荷监测终端技术规范FORMTEXTTechnicalSpecificationforNon-intrusiveLoadMonitoringTerminalFORMTEXT在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上FORMDROPDOWNFORMTEXT（本稿完成日期：2019.4）FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施FORMTEXT国家能源局发布DL/TXXXXX—202XII非入户式居民用户负荷监测终端技术规范范围本标准规定了非入户式居民用户负荷监测终端（又称：非介入式低压用电负荷监测终端，以下称：非介入式低压用电负荷监测终端）技术规范的定义、分类、配置、技术要求、试验项目等要求。本标准适用于非介入式低压用电负荷监测终端的设计、制造、检验、验收和应用规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JB/T6214仪器仪表可靠性验证试验及测定试验(指数分布)导则DL/T614—2007 多功能电能表DLT630-1997交流远动终端采样技术条件DL/T830-2002静止式单相交流有功电能表使用导则GB/T13729 远动终端设备要求GB/T15284多费率电能表基本信息IEC62052-11电能测量设备（交流）通用要求、试验和试验条件第11部分：测量设备IEC62053-21电量测量设备(交流电).特殊要求.第21部分:静态电度表(1和2级)术语和定义非介入式低压用电负荷监测non-intrusiveloadmonitoring，NILM非介入式低压用电负荷监测是一种无需进入用户所属环境内部，仅通过对电力用户负荷入口处的电压、电流等信息进行测量、计算、分析，实现对用户所属环境内部主要用电设备的用电状态进行监测的技术。非介入式低压用电负荷监测终端non-intrusiveloadmonitoringdevice非介入式低压用电负荷监测终端（（又称：非入户式居民用户负荷监测终端）是利用负荷综合特性监测技术对用户内部用电设备运行状态进行辨识和分析的设备。负荷汇流点loadconfluencepoint流过所有被监测用电设备总电流的供电线路节点。负荷辨识准确度accuracyofloadidentification负荷辨识准确度是反映负荷识别的结果与给定的真实值之间的接近程度。负荷分类计量准确度accuracyofLoadSub-itemMeasurement分类计量准确度是反映负荷分类计量的结果与给定的真实值之间的接近程度。升级upgrade对终端进行文件传输、软件新装、软件更新、软件卸载等操作。终端分类及配置基本构成分类终端按照供电制式可有分为单相供电方式和三相供电方式终端按照外观形式可以分为单体式单、三相、或多路终端；嵌入式单、三相、或多路模块终端按照安装方式可以分为壁挂式安装、嵌入式安装、轨道式安装等形式终端安装位置终端安装在低压用户的负荷汇流点所在位置，如用户配电箱、配电柜、电表（箱）等。技术要求终端规格按被测量的相数分为单相二线、三相三线、三线四线等；按被测量的回路数量分为单路和多路；环境条件参比温度及参比湿度参比温度为23C；参比湿度为40%60%。温度范围表1温度范围安装方式户内式户外式规定的工作范围-10C45C-20C65C极限工作范围-20C60C-25C70C储存和运输极限范围-25C70C-25C75C表2相对湿度年平均<75%30天（这些天以自然方式分布在一年中）95%在其他天偶然出现85%电气基本要求参比频率为50Hz参比电压参比电压参照DL/T614—2007 多功能电能表要求：表3参比电压接入线路方式参比电压(V)直接接入220，3×220/380经电压互感器接入3X57.5/100工作电压在0.7Un—1.2Un范围内，终端能正常工作；在接地故障情况下，应能承受1.9倍额定电压4小时不损坏。在没有辅助电源的条件下，三相三线断一相、三相四线断两相时，终端能正常工作。基本/额定电流表4基本/额定电流接入线路方式基本/最大电流推荐值(A)直接接入5（80），10（100）经互感器接入1，5电源要求电源采用辅助电源供电,参照GB/T13729 远动终端设备要求，电源供电方式如下：5.3.4.1电源供电方式；a)市电交流220V供电；b)直流供电；c)电压互感器（或电流互感器）供电；d)其他新能源供电；5.3.4.2交流电源技术参数指标a)电压标称值为单相220V或110（100V）；b)标称电压允许偏差±20%；c)标称频率50HZ,允许偏差为±5%；5.3.4.3直流电源技术参数指标；a)电压标称值为5V,12V,24V,48V,110V,220V；b)直流电源电压允许偏差±20%；d)直流电源纹波，不大于5%；一般技术要求单相终端：测量、记录当前测量点的电压、电流、功率、功率因数、频率，电量等运行参数，引用误差不超过±0.5％(1%)。三相终端：测量、记录当前测量点的总及分相电压、电流、功率、功率因数、频率、电量等运行参数；电压、电流、功率测量误差不超过±0.5%的引用误差；特殊技术要求负荷分类基本类型包括：a)旋转电机类设备：负荷以旋转电机为主的电器设备，如电冰箱、油烟机等；b)电热类设备：负荷以电加热为主的电器设备，如电暖器、电水壶、电热水器等、电吹风等；c)电子设备（变频设备）：通过变流器实现电能变换后供负载使用的电器设备，如台式计算机、电视机等；d)空调类：定频空调,变频空调e)其他类：不属于以上分类的电器设备。负荷识别准确度采取单一电器（单一空调、单一电热、单一其他电器）、混合电器两种检测方式。其中，单一电器测试准确率需达90%以上；混合电器测试准确率需达80%以上。负荷分类计量准确度采取单一电器（单一空调、单一电热、单一其他电器）、混合电器两种检测方式。其中，单一电器测试分类计量准确率需达80%以上；混合电器测试分类计量综合指标需达70%以上。负荷事件检测灵敏度和上送周期负荷事件启动灵敏度不低于100W时,负荷事件上送周期可设置不同的时间间隔（例如：1分钟，15分钟，1小时）等。负荷事件记录负荷事件记录的数据项可任意组合，可设置不同的时间间隔，使用灵活。在间隔时间为15mi的情况下，可记录不低于1天的数据量。功率消耗在参比温度、参比频率和三相电压等于额定值的条件下，终端每一电压线路的有功功率不超过1.5W、视在功率消耗不超过6VA、辅助电源不超过10VA。在基本电流、参比温度和参比频率下，终端基本电流小于10A时每一电流线路的视在功率消耗不应超过0.2VA。终端基本电流大于或等于10A时每一电流线路的视在功率消耗不应超过0.4VA。功能要求基本测量功能（测量条件参见6.1.1）可实时监测汇流点电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电量等。终端基本类型辨识终端应能具备基本类型的识别功能，用电功率大于100W的用电状态的综合辨识。事件检测终端应能准确识别负荷事件并记录，可识别100W及以上用电设备的接入和退出事件，并准确记录事件，可以实时或按照指定时间间隔上报事件（带时间标签），技术要求参见5.5.4。数据分析根据电器辨识结果，分析负荷内部各个电器运行时的实时或按照指定时间间隔上报有功功率、累计耗电量，并上传主站。数据存储终端可以对5.5.1所描述的原始采集、计算数据进行存储，可以对5.5.1所描述的负荷分析结果数据进行存储，在网络异常不超过24小时的情况下，保证终端各项功能运行正常，数据上传完整。终端维护可以通过本地和远程两种方式对终端进行管理与维护，并可通过通讯网络升级终端上的程序和特征库。时钟对时应采用具有内置温度补偿功能的硬件时钟电路，具有日历、计时、闰年自动转换功能；在-25℃～+60℃温度范围内，时钟偏差不大于1s/天；在参比温度（23℃）下，时钟偏差不大于0.5s/天。可通过通信接口对终端进行对时，日期和时间的设置必须有防止非授权人操作的安全措施，对时必须使用密文进行。安全管理终端应支持安全加密功能，做到数据机密性和完整性保护。通信功能终端具备数据上行通信能力，具备数据上行通讯功能，至少具备一种以上通讯方式，如：支持以太网、Wi-Fi、宽带载波，485等通信方式。分类计量根据电器辨识结果，分析各个用电终端运行时的实时有功功率、累计耗电量，计量准确度见5.5.3。结构要求终端在正常使用条件下，寿命>10年。终端内所有元器件均应防锈蚀、防氧化，紧固点牢靠。有源输出部分的供电电源与终端其他工作电源有效隔离。软件要求终端厂家应提供系统软件及版本说明，软件版本相关说明，参见附录A，系统软件并可通过通讯接口将终端内部记录的信息下载到数据载体中。终端软件和系统软件必须成熟、完整，终端软件出厂后应支持远程及现场升级功能；系统软件应满足用户要求。软件要有良好的向下兼容性。系统软件应具有权限和密码保护，采用分级密码体系，并记录操作人员、内容、时间，备份被改写的内容。通信接口要求通信物理层必须独立，一种通信信道的损坏不得影响另一信道。各个通信口的速率相互独立，可以不同，但各个通信口的通信地址相同，终端有唯一的通信地址。通信接口必须通过电气性能、抗干扰、以及加载模拟通信试验。可靠性要求 终端的设计、元器件选用以及生产制造工艺应保证终端的平均无故障工作时间≥10年。试验项目及要求测量准确度试验测量准确度基本技术要求参照DLT630-1997交流远动终端采样技术条件规定：a)交流工频输入标称值表5交流工频输入量标称值电流A电压V 频率Hz 1100/220505100/22050采用其他标称值可以由用户和制造商协商确定b)允许基本误差和参比条件1)终端交流测量准确度等级可以从表6中选择；2）在表7和表8给定的参比条件下，输出范围内任一点误差不应超过表6给定的以基准值百分数表示的基本误差的极限；表6以基准百分数表示的交流工频输入量误差极限和等级指数关系误差极限±0.2%±0.5%±1%等级指数0.20.51.0表7影响量被测量的参比条件和试验允许偏差影响量参比条件试验允许偏差(适用于单个参比值)环境温度15°C～30°C被测量频率50Hz50Hz±2%被测量波形正弦畸变因数乘以100不应超过等级指数装置电源额定值额定值±2%外部磁场无地磁场强度电流不平衡度平衡表8被测量的参比条件被测量参比条件电压电流功率因数有功功率标称电压±2%从零到标称值内的电流Cos=0.5～1无功功率标称电压±2%从零到标称值内的电流Sin=0.5～1相角或功率因数标称电压±2%在标称值40%～100%范围内的任一电流频率标称电压±2%三相电量对称电压1)对称电流1)1)三相对称系统的每一相电压和线电压与其对应的平均值之差不大于1%。各相中的电流与其对应的平均值之差应不大于1%。任一相电流和该相电压（相对中线）的夹角与其他任一相电流、电压夹角之差应不大于2°。3）线性范围在参比条件下和表5规定的标称值范围内，误差不应超过表6给定的以基准值百分数表示的基本误差的极限。计时误差日计时误差按GB/T15284-2002的规定试验，终端的日计时误差不应超过0.5s/d。环境温度对日计时误差的影响应同时满足：按GB/T15284-2002的规定试验，环境温度对日计时误差的影响不应超过0.1s/Cd。终端在5.1.2规定的工作温度范围内，日计时误差不应大于1s/d。负荷识别相关准确度要求负荷辨识准确度试验终端基本辨识准确度的计算方法如下：在负荷事件序列中，某电器i产生的某种负荷事件e被正确辨识的总数目记为QUOTENe,TPNe,TP，被错误辨识为其他非e类事件的总数目记为QUOTENe,FNNe,FN，而其他非电器i产生的负荷事件被错误辨识为e类的总数目记为QUOTENe,FPN QUOTEPrecisionEvt=Ne,TPNe,TP+Ne,FP式中：PrecisionEvt精确度QUOTENe,TPNe,TPQUOTENe,FPNe,FP QUOTESensitivityEvt=Ne,TPNe,TP+Ne,FN×100%式中：SensitivityEvt灵敏度QUOTENe,TPNe,TPQUOTENe,FNNe,FN QUOTEFβ,Evt=（1+β2）×PrecisionEvt×式中：QUOTEFβFβ,Evt负荷辨识准确度PrecisionEvt精确度SensitivityEvt灵敏度QUOTEFβFβ负荷辨识准确度是一种组合度量，参数QUOTEββ表示在评价过程中赋予灵敏度的权重是精确度的QUOTEββ倍（QUOTEβ>0β>0），参数QUOTEββ的取值可以根据实际需要确定。可暂取QUOTEβ=1β=1测试环境条件可以采用如下环境可选：1、真实负荷场景试验环境：a)按照5.5.1所述分类设备，各类设备样本不低于3种，累计总测试样本数量不低于10种；b)按照样本进行单一用电设备，进行启停操作，启停时间不低于3分钟，反复试不低于20次；进行准确率统计；c)按照样本进行混合用电设备，混合用电设备组合种类需包含各分类中不低于一种，组合启停间隔不大于1分钟，反复试不低于20次；进行准确率统计；2、模拟负荷波形回放场景试验环境(待讨论)：a)按照5.8.2所述分类设备，基础类设备样本不低于3种，累计总测试样本数量不低于10种；b)按照样本进行单一用电设备波形回放，单次回放时间不低于3分钟，反复回放不低于20次；进行准确率统计；c)按照样本进行混合用电设备波形回放，混合用电设备回放组合种类需包含各分类中不低于一种，组合启停间隔不大于1分钟，反复回放不低于20次；进行准确率统计；分类计量准确度试验先给出一些定义：i代表电器设备i，假设电力负荷内部共有n个电器设备；代表整个测试时间段内的电器设备i总耗电量的估计值，代表其总耗电量的真实值。整个测试时间段均分为T个时间窗口，测试中T暂取4小时，代表电器设备i在第t个时间窗口内的总耗电量的估计值，对应地，代表其总耗电量的真实值，代表电力负荷总耗电量。下面有四种关于分项累积电量估计的评价指标，其中，指标1-3是关于单个电器设备的评价指标，指标4是关于所有电器设备的综合评价指标。指标1：指标2：指标3：指标4：测试环境条件可以采用如下环境可选：1、真实负荷场景试验环境：a)按照5.5.1所述分类设备，基础类用电设备样本不低于3种，累计总测试样本数量不低于10种；b)按照样本进行单一用电设备，进行启停操作，启停时间不低于3分钟，反复试不低于20次；进行准确度统计；c)按照样本进行混合用电设备，混合用电设备组合种类需包含各分类中不低于一种，组合启停间隔不大于1分钟，反复试不低于20次；进行准确率统计；2、模拟负荷波形回放场景试验环境：a)按照5.8.2所述分类设备，各类设备样本不低于3种，累计总测试样本数量不低于10种；b)按照样本进行单一用电设备波形回放，单次回放时间不低于3分钟，反复回放不低于20次；进行准确率统计；c)按照样本进行混合用电设备波形回放，混合用电设备回放组合种类需包含各分类中不低于一种，组合启停间隔不大于1分钟，反复回放不低于20次；进行准确率统计；机械试验a)对设备的防尘和防水试验、弹簧锤试验、冲击试验、振动试验、耐热和阻燃试验应符合IEC62052-11的规定。b)每项机械性能试验后，终端应按本规范正常工作，无信息改变。气候影响试验a)对终端的高温试验、低温试验、交变湿热试验、阳光辐射防护试验应符合IEC62052-11的规定。b)每项气候影响试验后，终端应无损坏，无信息改变并能按本规范正确地工作。电气性能试验基本要求1、电压工作范围：在参比条件下，终端的电压暂降和短时中断、温升、脉冲电压、抗接地故障能力等电气性能应符合IEC62052-11的规定。终端处于工作及显示状态，调整电压分别为本标准规定的极限工作范围上下限值状态下，观察：a)显示是否正常；d)测量信号是否准确；2、电压逐渐变化终端在电压线路加参比电压，电流线路输入基本电流的工作状态下进行下列试验。a)在5s时间内，电压从参比电压均匀地下降到0V，然后再以同样的时间从0V均匀地上升到参比电压。本试验重复两次；b)逐渐关机及起动。在60s时间内，电压从参比电压均匀地下降到0V，然后用同样的时间从0V均匀地上升到参比电压。反复试验两次；3、备用直流工作电源a）断开终端所有外加电压180d后，再恢复供电，检查终端内部各项数据有无变化;b)每项试验后，终端应按本规范正常工作，存储的信息无改变;交流电压试验终端应参考IEC62053-21规定的条件试验、判定；功率消耗a)终端应参考IEC62053-21规定的条件试验；终端电压回路、电流回路的功率消耗应满足5.4.2.1和5.4.2.2条的规定。b)对于具备远方通信功能的终端，在通信状态下，电压线路附加的功率消耗不应超过3W。c)所有的测试都应在正常工作条件下进行，即通以参比电压、基本电流（三相终端通以三相电压、电流）。电压线路的有功功耗宜用低功率因数瓦特表测量，电压线路的视在功耗宜用高内阻VA表测量，电流线路视在功耗宜用VA法测量，测量的准确度应优于5%。短时过电流a)终端应参考按IEC62053-21规定的条件试验、判定;b)试验后，终端应按本规范正常工作，无信息改变;自热终端按IEC62053-21规定的条件试验、判定；电磁兼容性(EMC)试验终端的静电放电抗扰度、射频电磁场抗扰度、快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、浪涌抗扰度、衰减振荡波抗扰度、无线电干扰抑制等EMC试验应符合GB/T17626的规定。试验后，终端应能正常工作。可靠性验证试验终端的可靠性试验，应根据环境条件，按表3中对应的温度范围上限以及参比电压上限等条件进行，本标准的可靠性试验按JB/T6214中的截尾序贯试验方案4:6（α=β=0.2，Dm=2）进行，见表15。表154:6合格判定表失效数累计试验时间（m0的倍数）拒收（等于或小于）接收（等于或大于）01.4012.0920.352.7931.043.4841.734.1752.434.8763.124.8773.814.8784.87投入可靠性试验的样品出厂检验项目必须全部合格，在试验前发现有不合格项目，可用合格样品替换。方案中各含义如下：m0——指定的可接受的平均无故障工作时间；m1——不可接受的平均无故障工作时间；φ——生产方风险，实际的m=m0时产品被拒收的概率；β——使用方风险，实际的m=m1时产品被接收的概率；Dm——平均无故障工作时间鉴别比。Dm的计算公式是Dm=m0/m1已知Dm=2.0，m1=5×104h，所以m0=1×105h。1、可靠性试验抽样数抽样数按表16进行。表16推荐的样品数批量最佳样品数批量最佳样品数1~3全部53~9684~16397~2001717~525200以上202、计算累积试验时间可利用终端上的计时器计时，第k次失效的累积试验时间应为所有计时器读数的总和Tk=式中：Tk——第k次失效的累积试验时间，h；tk·m——在第k次失效时第m号多功能电能表的试验时间，h；n——终端总数，台。在判定点上未出现失效时的累积试验时间T=式中：T——未出现失效时的累积试验时间，h；tm——到判定点时第m号终端的试验时间，h；n——终端总数，台。根据计算累积试验时间，按表15进行下列判定。a)如无故障发生，则在1.40m0时间后可验收。b)如在0.35m0时间内发生两只以上故障则拒收。c)其余情况按4:6判定表确定是否继续试验。d）按DL/T830-2002规定的试验方法进行可靠性验证试验。e)终端的功能、结构、线路、关键器件等有重大变动时，必须重新进行型式试验和可靠性验证试验，并在铭牌以及产品说明书中给以标注,以示区别。电流过载试验终端的标称过载倍数小于10时，应加载10Ib的连续过载电流，并在参比电压、功率因数为1.0以及终端稳定工作的条件下测试误差，在此条件下，终端的误差不应超过等级指数要求的2倍，恢复正常后，在参比条件下，终端的误差应符合等级指数要求（资料性附录）软件版本号命名规则软件版本号格式为可见字符串类型，其组成部分包括：主版本号（X）、次版本号（Y）、发布版本号（Z），格式为：X.Y.Z。说明如下：主版本号：表示有重大变更而进行的升级，由于某些接口变化会导致不同主版本号之间是相互不兼容的；次版本号：表示增量式升级，通常是增加一些新的接口，而原有接口不变，因此次版本号升级不会导致程序由于不兼容而无法运行；发布版本号：表示修正一些错误或提升程序性能的升级，通常不会新增任何接口，也不会修改任何接口，因此不同发布版本号之间是完全兼容的。目  次TOC\h\z\t"前言、引言标题,1,参考文献、索引标题,1,章标题,1,参考文献,1,附录标识,1,一级条标题,3"前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 13.1非介入式低压用电负荷监测non-intrusiveloadmonitoring，NILM 13.2非介入式低压用电负荷监测终端non-intrusiveloadmonitoringdevice 13.3负荷汇流点loadconfluencepoint 13.4负荷辨识准确度accuracyofloadidentification 13.5负荷分类计量准确度accuracyofLoadSub-itemMeasurement 13.6升级upgrade 14终端分类及配置 24.1基本构成分类 24.2终端安装位置 25技术要求 25.1终端规格 25.2环境条件 25.3电气基本要求 25.4一般技术要求 45.5特殊技术要求 45.6功率消耗 55.7功能要求 55.8结构要求 65.9软件要求 65.10通信接口要求 65.11可靠性要求 76试验项目及要求 76.1测量准确度试验 76.2机械试验 126.3气候影响试验 126.4电气性能试验 126.5电磁兼容性(EMC)试验 136.6可靠性验证试验 146.7电流过载试验 16附录A 17前  言本部分依据GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国电力企业联合会提出。本部分由电力行业电测量标准化技术委员会归口。本部分起草单位：天津大学、国网江苏省电力有限公司、天津求实智源科技有限公司、南方电网科学研究院有限责任、中国电力科学研究院、广西电网有限责任公司计量中心、国网天津市电力公司电力科学研究院、广州供电局有限公司、国网山东省电力公司电力科学研究院、威胜集团、烟台东方威思顿电气有限公司、青岛鼎信通讯股份有限公司等单位负责编制。本部分主要起草人：。本部分在