本文件试图根据非介入式负荷监测（以下简称NILM）的最新技术水平，提供NILM系统中使用的NILM感知装置的分类。 未来可能会考虑NILM分解算法和NILM系统的分类，以及NILM系统的性能指标。 NILM系统产生估计的用电情况分解。需要对电能消耗和/或其他电气参数进行精确测量和分析时（如用于监测电气设施），则使用基于标准化测量装置［如电量测量和监视装置（PMD）、电能质量监测设备（PQI）或仪表］的系统。 注：除了安全和结构要求外，标准化测量装置在规定范围内保证了准确度，且在影响量（如温度、频率偏差等）作用下有偏差限值。更多信息见附录C。

ICS17.220.20
CCSN29
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z43973—2024/IECTS63297:2021非介入式负荷监测（NILM）
系统用感知装置
Sensing devices for non-intrusiveload monitoring (NILM) systems（IECTS63297:2021,IDT）
2024-04-25发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-11-01实施
规范性引用文件
术语和定义
NILM系统的要素
NILM感知装置
NILM分解
5NILM感知装置（NSD)的分类
NSD分类的定义
其他NSD参数：
6NILM系统的运行
附录A（资料性）
NILM运行过程简介
NILM过程示例
A.2NILM的数据与技术
A.3NILM感知装置(NSD)示例
附录B（资料性）
附录C（资料性）
数据比特率
测量设备与NILM感知装置对比
测量设备类型
测量设备要求概览·
NILM感知装置与测量设备的关系参考文献
非介入式负荷监测原理示意图
NILM系统的要素
NILM感知装置(NSD)的组件视图
NILM系统运行框架·
NILM系统实现示例
安装在家用配电箱中的NILM感知装置示例准确度等级的概念
GB/Z43973—2024/IECTS63297:202110
GB/Z43973—2024/IECTS63297:2021表1按输人采样频率的NSD分类
按输出数据速率的NSD分类
表3按数据比特率的NSD分类
表A.1NILM系统中使用的数据与技术示例…2NILM感知装置及其典型规格示例表A.2
数据比特率计算示例·
测量设备概览
............................8
GB/Z43973—2024/IECTS63297:2021本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件等同采用IECTS63297:2021《非介人式负荷监测（NILM)系统用感知装置》，文件类型由IEC的技术规范调整为我国的国家标准化指导性技术文件本文件做了下列最小限度的编辑性改动：将术语定义中引用的标准从参考文献调整到第2章；表B.1增加了表注。
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专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出本文件由全国电工仪器仪表标准化技术委员会（SAC/TC104)归口。本文件起草单位：国网江苏省电力有限公司营销服务中心、哈尔滨电工仪表研究所有限公司、国网浙江省电力有限公司营销服务中心、国网计量中心有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、江苏林洋能源股份有限公司、物兴科技（深圳)有限公司、黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司、国网山东省电力公司营销服务中心（计量中心）、国网江西省电力有限公司供电服务管理中心、国网吉林省电力有限公司营销服务中心、南京飞腾电子科技有限公司、国网重庆市电力公司营销服务中心、安特仪表集团有限公司、华立科技股份有限公司、西安电子科技大学、国网安徽省电力有限公司营销服务中心、中国电力科学研究院有限公司、宁波迦南智能电气股份有限公司、中国南方电网深圳供电局有限公司、上海千居智科技有限公司、云南电网有限责任公司、青岛鼎信通讯股份有限公司、国网河北省电力有限公司营销服务中心、南方电网数字电网研究院有限公司、丹东华通测控有限公司、浙江正泰仪器仪表有限责任公司、北京京仪北方仪器仪表有限公司、江阴长仪集团有限公司、德力西集团仪器仪表有限公司、江苏方天电力技术有限公司、利锐特电气有限公司、太原市优特奥科电子科技有限公司、深圳弘星智联科技有限公司、浙江万胜智能科技股份有限公司、北京市腾河智慧能源科技有限公司、东南大学、江苏智臻能源科技有限公司、北京博纳电气股份有限公司、中电装备山东电子有限公司、浙江晨泰科技股份有限公司、怀化建南电子科技有限公司、江阴众和电力仪表有限公司、杭州天卓网络有限公司、深圳曼顿科技有限公司、中南联合电气有限公司本文件主要起草人：黄奇峰、夏国芳、陆春光、刘兴奇、陈铭明、姜滨、闫垚锋、彭建忠、侯庆全、王慧武、王清、李琮琮、朱亮、伍栋文、唐伟宁、翰默欣、周旋、程瑛颖、要文波、张宗继、姚徐旭、戴志勇、丁建顺、易姝慧、章恩友、唐文俊、陈超、王莅康、沈鑫、刁瑞朋、石振刚、何恒靖、吴东波、丁文豪、李屹、张晓东、姚国军、严永辉、张华旭、曹锐、陈潇辑、高平航、张晶、周赣、王永生、张健、吴国强、项超、杨辉军、苏东亮、曹莹、魏首勋、邢亚平。
GB/Z439732024/IECTS63297:2021引言
非介入式负荷监测（NILM)或非介入式电器与负荷监测（NIALM），是基于设施中单个监测点的负荷特征来提供估计的用电情况（如按使用类型分为加热、制冷等，或按电器类型分为微波炉等）的过程。非介人式负荷监测系统能用于调查住宅、楼宇或工业区域中电能的具体用途（如图1所示）。NILM
感知装置
NILM系统
用能分析
给利益相关方
的信息
非介入式负荷监测原理示意图
目前非介入式负荷监测系统基本上用于交流配电网但也不排除直流配电网IV
1范围
GB/Z43973—2024/IECTS63297:2021非介入式负荷监测（NILM）
系统用感知装置
本文件试图根据非介人式负荷监测（以下简称NILM)的最新技术水平，提供NILM系统中使用的NILM感知装置的分类
未来可能会考虑NILM分解算法和NILM系统的分类，以及NILM系统的性能指标。NILM系统产生估计的用电情况分解。需要对电能消耗和/或其他电气参数进行精确测量和分析时（如用于监测电气设施），则使用基于标准化测量装置[如电量测量和监视装置（PMD）、电能质量监测设备(PQI)或仪表」的系统。
注：除了安全和结构要求外，标准化测量装置在规定范围内保证了准确度，且在影响量（如温度、频率偏差等）作用下有偏差限值。更多信息见附录C。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。
GB/T39853.1—20211
第1部分：电能质量监测设备（PQI）供电系统中的电能质量测量
(IEC62586-1:2017.IDT)
IEC61000-4-30电磁兼容第4-30部分：试验和测量技术电能质量测量方法（Electromagneticcompatibility(EMC)—Part 4-30:Testing and measurement techniques-Power quality measure-ment methods)
注：GB/T17626.30—2023电磁兼容试验和测量技术第30部分：电能质量测量方法（IEC61000-4-30：2021，MOD）
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC在下列网址中维护标准化所涉及的术语数据库：IEC电工百科：http：//www.electropedia.org/；-Iso在线浏览平台：http：//www.iso.org/obp。3.1
电气参数electricalparameter
待测量或待估计的电气量。Www.bzxZ.net
示例：电流方均根值(有效值)、电压方均根值、有功功率、无功功率、谐波和电能质量相关参数等。3.2
估计值estimatedvalue
由非介人式负荷监测（NILM)感知装置或NILM系统产生的电气参数（如与具体用途相关的电流、GB/Z43973—2024/IECTS63297:2021功率、电能)的值
注：估计值通常不如由标准化测量装置（如PMD、PQI和仪表）测得的值精确。3.3
测得值
Imeasuredvalue
由符合电气测量标准的测量装置产生的电气参数（如与具体用途相关的电流、功率、电能）的值。注：符合电气测量标准的测量装置的示例包括PMD、PQI和仪表3.4
Eload signature
负荷特征
由非介入式负荷监测（NILM)感知装置产生的数据中的模式，可表征特定负荷或用电类型。3.5
non-intrusiveloadmonitoring;NILM非介入式负荷监测
基于设施中单个监测点获得的负荷特征，提供估计的用电情况分类的过程。3.6
NILM analytics
NILM分解
分析NILM感知装置产生的数据并提供有关用电情况信息的过程。注：NILM分解能在NILM感知装置中和/或云端执行。3.7
NILM感知装置
NILM sensing device;NSD
连接到电气设施并产生供NILM分解使用的数据装置。3.8
ENILMsystem
NILM系统
NILM感知装置和NILM分解的组合。3.9
电量测量和监视装置
powermeteringandmonitoringdevice;PMD几个专用于在配电系统或电气装置中测量和监视电参数的功能模块组成的一个或多个装置，诸如在电能效率、电量监视和网络性能的应用。注1：通用术语里的“监视”也包括记录、报警管理等功能注2：PMD在规定的测量范围内具有已知的测量不确定度，且不受影响量和工业环境影响。L来源：IEC61557-12：2018，3.1.1，有修改3.10
电能质量监测设备
powerqualityinstrument;PQI
符合GB/T39853.1一2021，在供电系统中采用IEC61000-4-30所定义的A类或S类测量方法的具备测量、记录和监视电能质量参数功能的监测设备。注：PQI在规定的测量范围内具有已知的测量不确定度，且不受影响量和工业环境影响。通常还具有暂态事件检测和波形捕获能力。
［来源：GB/T39853.1—2021，3.1.1，有修改」3.11
无间隙测量
gaplessmeasurement
连续无间隙进行测量（即采用连续测量窗口）的测量技术注1：对于数字技术和给定的采样频率，测量过程中不遗漏任何采样点注2：应用无间隙测量技术时不考虑信号的稳定性，与其相反，应用非无间隙测量技术时，在不进行测量期间信号也被认为是稳定的。
4NILM系统的要素
4.1概述
NILM系统包括（如图2所示）：
GB/Z43973—2024/IECTS632972021NILM感知装置（NSD），连接电气设施并产生与负荷特征识别相关的数据；-NILM分解，使用NSD输出的数据进行分析并向用户提供有关其用电情况的信息。NILM系统
用于NILM
的数据
电气设施
NILM移知装置
NILM分解
图2NILM系统的要素
给用户的信息
NILM系统的性能取决于NILM感知装置（NSD）和NILM分解算法的特性。目前可用的NILM系统之间存在很多差异。例如：NILM系统可能使用多种类型的NSD：仪表；
电量测量和监视装置(PMD)；
电能质量监测设备(PQI)；
·专用硬件；
些NILM系统可能产生一天以上的用电信息，而另一些可能呈现更短时间内的结果；些NILM系统产生的用电信息可能按使用类型分解，另一些可能按当前使用设备（如电器）分解，而还有一些可能侧重于用电行为分析。NILM分解也可能采用智能装置产生的数据。智能装置是产生与电气量无关的信息装置，如位置传感器、运动传感器、温度控制器等。4.2NILM感知装置
NILM感知装置（NSD)是连接电气设施的装置，产生能为NILM分解所用的数据。可能由NSD产生的数据示例包括：
电流和/或电压波形的采样；
一表征电流和/或电压波形的特性；一与电气信号中高频模式相关的特性；一电气参数估计值；
一电气参数测得值。
4.3NILM分解
NILM系统的价值基本上在于分解算法及其对NSD产生数据的利用效果。NILM分解是分析NSD输出数据且生成估计的用电分解信息的算法，分解出的信息能够帮助利益相关方做出决策。
NILM分解可能生成的信息示例包括：3
GB/Z43973—2024/IECTS63297:2021估计的电能消耗的具体用途（加热、制冷、娱乐等)分解：估计的电能消耗的具体电器类型（烤箱、冰箱、泵等)分解。注：NILM系统产生估计的用电情况分解。需要对电能消耗和/或其他电气参数进行精确测量与分析时（如监测电气设施），则采用标准化测量装置（如PMD或仪表）。5NILM感知装置（NSD)的分类
5.1概述
NILM感知装置（NSD)是物理电气设施和分解算法之间的桥梁。为了高效运行，NILM算法需知道待处理的数据类型。NSD的性能取决于多个特性参数（如图3所示）。NSD的特性参数
输入采样率
输出速率
额定电压
电气设施
用于NILM的数据
图3NILM感知装置（NSD)的组件视图为了促进NILM分解算法的开发，对NILM感知装置的特性参数进行规定是有益的，以便选择和比较。
5.2NSD分类的定义
NILM感知装置宜根据有限的基本参数进行分类，如下所示。输人采样频率：NSD对电气信号采样的频率。通常该频率为几千赫兹至几兆赫兹范围。无间隙采样和有间隙采样均适用。该参数对于表征产生电气波形采样的NSD至关重要。而对产生估计值或测得值的NSD相关性较低，由此规定了单独一类(P类：只有参数）。输出速率：NSD产生能用于NILM分解的数据速率。通常该速率为每秒一组数据至每30min一组数据范围。
数据比特率：1h内NSD量化电气信号的比特每秒(bit/s)平均数。通常该数据比特率为几比特每秒至几兆比特每秒范围。
表1、表2和表3是按以上三种参数对NILM感知装置进行的分类表1
输人采样频率于
输出数据速率d
只有参数
f<5kHz
d>30min
按输入采样频率的NSD分类
5 kHz≤f<8 kHz
8kHz≤f<100kHz100kHz≤f<1MHzf≥1MHz2
按输出数据速率的NSD分类
30min≥d>1min
1min≥d>1 s
1 s≥d>0.1 s
数据比特率6
6<100比特
GB/Z43973—2024/IECTS632972021表3按数据比特率的NSD分类
100比特每秒≤b<
1k比特每秒
1k比特每秒≤b<
10k比特每秒
10k比特每秒≤b<
100k比特每秒
b≥100k比特
表1中P类为不生成电气波形采样的NSD。该类NSD生成电气参数的测量值或估计值（如有功功率、无功功率、功率因数、谐波畸变等）。传统测量仪器，如电量测量和监视装置（PMD），产生电气参数测量值，因此能被视为P类 NSD。
电能质量监测设备(PQI)同样产生电气参数测量值，但通常也具备波形捕获能力，因此能被视为P类NSD，根据其采样属性也通常能被视为3类或4类NSD。宜将表1、表2和表3中的类别相结合。如：某NILM感知装置的电气信号采样频率为7kHz，每秒为NILM分解算法产生一组数据，平均数据比特率为500比特每秒，可被称为2BM类NSD；某NILM感知装置的电气信号采样频率为1MHz，每0.02s（50Hz）为NILM分解算法产生一组数据，数据比特率为1Mbit/s，可被称为5AX类NSD一某NILM感知装置每秒产生一组有功功率测量值，可被称为PBL类NSD。如某NSD有多个采样频率，制造商宜为每个采样频率提供类别。如某NSD有多个输出速率，制造商宜为每个输出速率提供类别。如某NSD有多个数据比特率，制造商宜为每个数据比特率提供类别对于使用暂态事件相关信息的NSD，其数据比特率取决于暂态事件的发生情况，应注明用于分类的事件发生率。
附录A中列举了NILM系统和NILM感知装置分类的示例。附录B提供了数据比特率计算的信息。
5.3其他NSD参数
除类别外，制造商宜提供以下重要信息：产生的估计值（如有功功率值、电流方均根值等)列表，对于表1分类为P类的NSD，需提供相应准确度等级(如有)；
额定电压；
额定电流；
额定频率；
NSD制造商声明的估计数据的性能（分辨率、范围、工作条件等）；相数（通常为单相或三相)；
一采集通道数；
起动电流或起动功率（工作阅值）：一网络通信类型、协议和范围（WiFi，3G/4G/5G，PLC，以太网等）；网络故障时的内存存储能力；
数据压缩方式（无损或有损）；一环境条件；
安全数据；
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