(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN201510416661.7 (22)申请日 2015.07.15
(71)申请人 杭州赫智电子科技有限公司
地址 310051 浙江省杭州市滨江区西兴街道滨盛路1509号天恒大厦1602室 (72)发明人 倪立洲
(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公司 代理人 邱启旺 (51)Int.CI
(10)申请公布号 CN 105004915 A (43)申请公布日 2015.10.28
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
一种用电设备待机功率测算方法
(57)摘要
本发明提供了一种用电设备待机功
率测算方法，属于测算领域。通过设定采集时间间隔采集用电设备的当前功率值，设定采集窗口期，判断功率发生跳变时，通过对窗口期的功率进行校核得到准确的待机功率，最终计算得到用电设备的待机功率。本发明能够满足于不同类型用电设备的待机消耗功率的测量计算，克服用电
设备在待机条件下因为功率因数低，无法准确计算的问题，能够得到一个比较准确的待机功率值。 法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用电设备待机功率测算方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)以设定的采集时间间隔采集用电设备的当前功率值；
设定功率采集装置的采集时间间隔，在采集时间轴中选取N个连续采集点
作为一个窗口期，其中N为正整数；所述一个窗口期内包含一组功率值；
集时间轴中连续采集n(n为大于等于3的自然数)个窗口期的
在采 功率值；
(2)判断窗口期中的功率是否发生跳变；
根据步骤1得到的n个窗口期的功率值，设定用电设备的开机跳变基准值P0，
窗口期中的功率跳变包括开机功率跳变和关机功率跳变；
所述开机功率跳变判断方法具体为：
将第一个窗口期内的所有功率值逐个与开机跳变基准值P0进行比较，如果检
测到该窗口期内的功率值有一个超过了开机跳变基准值
于开机功率跳变状态；
计算第一个窗口期中所有功率值的平均功率
P0，则说明用电设备处
所述关机功率跳变判断方法具体为：
对n个窗口期内的每组功率值根据公式f(x)＝ax+b进行线性拟合，其中f(x)
为趋势值，x为时间变量，a为斜率，b为待定系数，得到每个窗口期内每
组功 率值的斜率；根据时间轴顺序，比较这n个窗口期内每组功率
率是持续下降，则说明用电设备处于关机功率跳
值的斜率，如果斜 变状态；
(3)对窗口期的功率值进行校核；
如果发生开机功率跳变，则取第一个窗口期的功率值作为初始窗口期的功
率值；如果发生关机功率跳变，则取第n个窗口期的功率值作为初始窗口期
率值；
的功
根据步骤2得到的初始窗口期的功率值，计算该窗口期内的功率值的算术
设定校核基线值σ，如果检测到初始窗口期内的功率值中有一个不在校核范
围内，则将初始窗口期内的功率值根据采集时间以先入先出顺序删除最先
采集到的功率值，此时将初始窗口期在时间轴上往后移；同时，将下
点采集的功率值增加到初始窗口期内，构成新的窗口期；
内的功率值的算术平均功率和新的校核基
率值与新的校核范围做比较；
据全部落在检测范围
平均值为
一个采集
重新计算新的窗口期
线值σ′，继续将新的窗口期内的功
重复上述校核过程，直到窗口期中的功率数 内，从而得到稳定后的窗口期；
(4)计算用电设备的待机功率
根据步骤3得到稳定后的窗口期，计算稳定后的窗口期内的功率值的算术 功
平均值，该算术平均值即为用电设备的待机功率值，结束计算，存储该待机
率值；
当用电设备的功率再次发生跳变时，重复步骤1-步骤4，再次计算待机功
如果新的待机功率值比原先存储的待机功率值更大，则丢弃新的待机功率 值
值，所以用电设备的待机功率为原先存储的待机功率值；如果新的待机功率
比原来存储的待机功率值更小，则将新的待机功率值覆盖原先
值，所以用电设备的待机功率为新的待机功率值。
率值，得到新的待机功率值；
存储的待机功率
2.根据权利要求1所述的一种用电设备待机功率测算方法，其特征在于，所述
首先计算平均功率基准值V，平均功率基准值V由测量电路本身的测量误差
如果计算初始窗口期内的功率值的算术平均值为大于平均功率基准值V，
则σ等于功率波动比例B与算术平均值的乘积，即如果计算初始窗口
期内的功率值的算术平均值为小于平均功率基准值V，则σ为一个固
值为测量电路本身的测量误差C，即σ＝C。
C和功率波动比例B共同决定，计算公式如下：V＝C/B；
设定校核基线值σ的具体包括以下步骤：
定值，其
3.根据权利要求1所述的一种用电设备待机功率测算方法，其特征在于，所述
用电设备的开机跳变基准值P0为采集电路采集误差的2
倍。
4.根据权利要求2所述的一种用电设备待机功率测算方法，其特征在于，所述
功率波动比例B通常为10％。
说 明 书
技术领域
本发明涉及测算领域，尤其涉及一种用电设备待机功率测算方法。 背景技术
随着时代的发展，现代家庭中用电设备种类越来越多，居民用电量越来越 量
高，很多用户没有在不使用电器时切断电源习惯，导致每年有大量的待机电
被浪费。不少人都开始关注家用电器是否存在隐性耗电，对用电设备
电检测有比较迫切的需求。一般家庭都是用功率测试仪测试，
当前功率，不能正常反映实际结果。
的待机耗
但是测试的都是 发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用电设备待机功率测算方法，能够 量
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用电设备待机功率测
(1)以设定的采集时间间隔采集用电设备的当前功率值；
设定功率采集装置的采集时间间隔，在采集时间轴中选取N个连续采集点
作为一个窗口期，其中N为正整数；所述一个窗口期内包含一组功率值；
集时间轴中连续采集n(n为大于等于3的自然数)个窗口期的功率值；
算方法，具体包括如下步骤：
满足不同类型用电设备的待机消耗功率的测量计算，得到一个准确的待机电
值。
在采
(2)判断窗口期中的功率是否发生跳变；
根据步骤1得到的n个窗口期的功率值，设定用电设备的开机跳变基准值P0，
窗口期中的功率跳变包括开机功率跳变和关机功率跳变；
所述开机功率跳变判断方法具体为：
将第一个窗口期内的所有功率值逐个与开机跳变基准值P0进行比较，如果检
测到该窗口期内的功率值有一个超过了开机跳变基准值
于开机功率跳变状态；
计算第一个窗口期中所有功率值的平均功率
P0，则说明用电设备处
所述关机功率跳变判断方法具体为：
对n个窗口期内的每组功率值根据公式f(x)＝ax+b进行线性拟合，其中f(x)
为趋势值，x为时间变量，a为斜率，b为待定系数，得到每个窗口期内每
率值的斜率；根据时间轴顺序，比较这n个窗口期内每组功率值的斜
率是持续下降，则说明用电设备处于关机功率跳变状态；
组功
率，如果斜
(3)对窗口期的功率值进行校核；
如果发生开机功率跳变，则取第一个窗口期的功率值作为初始窗口期的功
率值；如果发生关机功率跳变，则取第n个窗口期的功率值作为初始窗口期
率值；
的功
根据步骤2得到的初始窗口期的功率值，计算该窗口期内的功率值的算术
平均值为
设定校核基线值σ，如果检测到初始窗口期内的功率值中有一个不在校核范 集
围内，则将初始窗口期内的功率值根据采集时间以先入先出顺序删除最先 采集到的功率值，此时将初始窗口期在时间轴上往后移；同时，将下一个采
点采集的功率值增加到初始窗口期内，构成新的窗口期；重新计算新
内的功率值的算术平均功率和新的校核基线值σ′，继续将新
率值与新的校核范围做比较；重复上述校核过程，直到据全部落在检测范围内，从而得到稳定后的窗口期；
的窗口期
的窗口期内的功
窗口期中的功率数
(4)计算用电设备的待机功率
根据步骤3得到稳定后的窗口期，计算稳定后的窗口期内的功率值的算术 功
当用电设备的功率再次发生跳变时，重复步骤1-步骤4，再次计算待机功
如果新的待机功率值比原先存储的待机功率值更大，则丢弃新的待机功率 值
值，所以用电设备的待机功率为原先存储的待机功率值；如果新的待机功率
比原来存储的待机功率值更小，则将新的待机功率值覆盖原先存储的
值，所以用电设备的待机功率为新的待机功率值。
率值，得到新的待机功率值；
平均值，该算术平均值即为用电设备的待机功率值，结束计算，存储该待机
率值；
待机功率
进一步地，所述设定校核基线值σ的具体包括以下步骤：
首先计算平均功率基准值V，平均功率基准值V由测量电路本身的测量误差
C和功率波动比例B共同决定，计算公式如下：V＝C/B；
如果计算初始窗口期内的功率值的算术平均值为大于平均功率基准值V， 其
进一步地，所述用电设备的开机跳变基准值P0为采集电路采集误差的2倍。
进一步地，所述功率波动比例B为10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设定采集时间间隔采集用电 的
设备的当前功率值，设定采集窗口期，判断功率发生跳变时，通过对窗口期
功率进行校核得到准确的待机功率，最终计算得到用电设备的待机功
技术方案，能够满足于不同类型用电设备的待机消耗功率的测
电设备在待机条件下因为功
较准确的待机功率值。
则σ等于功率波动比例B与算术平均值的乘积，即如果计算初始窗口 期内的功率值的算术平均值为小于平均功率基准值V，则σ为一个固定值，
值为测量电路本身的测量误差C，即σ＝C。
率。上述
量计算，克服用
率因数低，无法准确计算的问题，能够得到一个比 附图说明
图1是本发明提供实施例1的一种用电设备的待机功率测算方法流程图；
图2是本发明提供实施例1的空调通电到开机的功率变化曲线示意图；
图3是本发明提供实施例2的另一种用电设备的待机功率测算方法流程图；
图4是本发明提供实施例2的空调关机时的功率变化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。 实施例1
如图1所示，为发明的一种用电设备的待机功率测算方法的流程图，具体
(1)以设定的采集时间间隔采集用电设备的当前功率值
本实施例，将以空调作为典型用电设备做相关说明，如图2所示，为一个
通过功率采集装置以设定的采集时间间隔采集空调的当前功率值，采集时
间间隔可以人为设定，例如可以是0.1s、0.05s，但是间隔越小，最后计算
值就越准确，本实施例1以0.1s为例。
空调通电到开机的功率变化曲线图。
以下步骤：
的数
在采集时间轴中选取10个连续采集点作为一个采集窗口期，将采集到的功 时
率值放入窗口期数组中，假设目前的窗口期中包含了一组功率数据，已按照
间轴顺序排序，数值为：4.0W、4.2W、5.0W、6.1W、6.6W、6.7W、
6.9W、6.9W、6.9W，计算当前窗口期功率值的算术平均值P，
为
6.8W、
得到平均功率
(2)设定开机跳变基准值
根据采集装置的自身性能以及采集电路的采集误差，设置开机跳变基准值
为采集电路的采集误差的2倍。例如测量电路本身有0.5W的测量误差，根
据误
差范围可以将开机跳变基准值设为1W。
(3)将窗口期中的功率值和开机跳变基准值进行比较
如果窗口期中的某一功率值超过开机跳变基准值，判断用电设备开始发生跳 值
变。将窗口期中的功率值和开机跳变基准值进行比较，窗口期中第一个功率
4.0W已经超过了开机跳变基准值1W，判断空调已经发生了跳变，
机功率。
开始测量待
(4)对窗口期的功率进行校核
首先计算平均功率基准值V，平均功率基准值V由测量电路本身的测量误差
所述功率波动比例B是允许功率正常波动的范围；功率波动比例B设置的越 比
如果计算初始窗口期内的功率值的算术平均值为大于平均功率基准值V， 其
则σ等于功率波动比例B与算术平均值的乘积，即如果计算初始窗口 期内的功率值的算术平均值为小于平均功率基准值V，则σ为一个固定值，
值为测量电路本身的测量误差C，即σ＝C；通过这样的设定可以让
加准确。
小，得到的待机功率越准确，但是最后得到稳定结果所需要的时间越长，且
例设的过小，可能无法获得最终的待机耗电值；
C和功率的波动比例B共同决定，计算公式如下：V＝C/B；
计算结果更
在实施例1中，测量电路本身的误差C为0.5W，同时根据实际测量，空调
处于稳定状态时，功率会有上下波动。在实际应用过程中，将波动比例值B
10％时，可以在较短的时间内，获得稳定的待机功率。以此得到平均
V为0.5/10％＝5W。
取为
功率基准值
而步骤1中得到当平均功率是6W，已经超过了平均功率基准值5W，此时
设定校核基线值σ的值为波动比例值B与平均功率的乘积，即10％*6W＝
也就是说当窗口期中的功率数据都在校核范围为5.4W～6.6W为功率数据已经稳定。将当前窗口期中的功率数据与校核范围
第一个数据4.0W不在校核范围5.4W～6.6W内，此时
移，抛弃4.0W这个数据，同时将下一个采集点
窗口期数组中，并重新计算该窗口期内的
功率值与新的校核范围做比较。
0.6W，
内时，则认 做比较，检测到
将窗口期在时间轴上往后 采集到的功率数据6.9W增加到
平均功率和新的校核基线值，继续将
当窗口期中数值为：4.2W、5.0W、6.1W、6.6W、6.7W、6.8W、6.9W、 是
6.9W、6.9W、6.9W时，计算得到平均功率为6.3W，新窗口期中校核范围
5.7W～6.9W，将新窗口期中的功率数据与校核范围做比较，检测到
4.2W不在5.7W～6.9W的范围内，继续将窗口期在时间轴上
这个数据，同时再将下一个采集点采集到的功率数据增
第一个数据
往后移，抛弃4.2W 加到窗口数组中。
重复上述步骤，直到窗口期中的功率数据全部落在校核范围内。
(5)计算用电设备的待机功率
在通过步骤4中的校核后，如果一个窗口期内所有功率数据都落在校 内时，则认为此时功率已经稳定；计算该窗口期内功率的平均功率，此
例如在步骤4的校核后之后，窗口期中的功率数据变为：6.6W、6.7W、
核范围
时口期内功率的平均功率即为该用电设备的待机功率值，存储待机功率数据。
6.8W、6.9W、6.9W、6.9W、7.0W、6.9W、7.0W、7.0W，此时平均功率为 6.9W，校核范围是6.2W～7.6W，所有数据都落在这个范围内，此时的平均
6.9W即为当前的待机功率值，存储待机功率值。
功率 实施例2
如图3所示，为本发明的另一种用电设备的待机功率测算方法流程图，具
(1)以设定的采集时间间隔采集用电设备的当前功率值，在采集时间轴中连续
本实施例2，如图4所示，为一个空调从运行到待机的功率变化曲线图。
通过功率采集装置以设定的采集间隔采集空调的当前功率值，采集时间间
隔可以人为设定，例如可以是0.1s、0.05s，但是间隔越小，最后计算的数
越准确，本实施例2以0.1s为例。
取n(n为大于等于3的自然数)个窗口期值，本实施例2中，n取3；
体包括以下步骤：
值就
在采集时间轴中选取10个连续采集点作为一个采集窗口期，连续采集3个
窗口期，分别为窗口期31、窗口期32、窗口期33，将采集到的功率数据放
3个窗口期数组中。
入这
目前的3个窗口期中分别包含了一组功率数据，已按照时间轴顺序排序，
窗口期31中数据为：12.0W、12.1W、12.2W、12.0W、11.9W、12.2W、
12.1W、11.9W、11.0W；窗口期32中数据为：12.1W、12.2W、
12.2W、12.2W、12.1W、11.9W、11.0W、8.0W；窗口
12.0W、11.9W、12.2W、12.2W、12.1W、
计算3个窗口期功率数据的算术平
12.2W、
12.0W、11.9W、
期33中数据为：12.2W、
11.9W、11.0W、8.0W、7.0W；分别
均值，得到窗口期31、窗口期32、窗口期33 11.56W、11.05W。
的平均功率分别为11.96W、
(2)对每个窗口期内的一组功率值进行回归分析，根据分析结果，判断用电设
根据功率变化判断，窗口期内数据符合直线趋势方程，根据公式
f(x)＝
备是否发生跳变，如果发生跳变，开始测量待机功率
ax+b，对窗口期31、窗口期32、窗口期33中的数据进行线性回归拟合，
f(x)为趋势值，x为时间变量，a为斜率，b为待定系数。
窗口期32、窗口期33的拟合结果分别为：
分别得到窗口期31、
f(x)31＝-0.0606x+12.293；f(x)32＝-0.2739x+13.067；f(x)33＝-0.4867x+13.727
根据拟合结果，窗口期31、窗口期32、窗口期33的斜率分别是-0.0606、
将得到3个斜率数据前后分别做对比，可以得出斜率在持续变小，功率持
(3)对窗口期的功率进行校核
在3个窗口期中，取最后一个窗口期33的数据作为校核的原始数据。
窗口期33中一组功率数据的平均功率是11.05W，已经超过了平均功率基准
值5W，此时设定校核基线值σ的值为波动比例值B与平均功率的乘积，即 10％*11.05W＝1.105W，即当窗口期中的功率数据都在校核范围9.95W～
时，则认为该功率数据已经稳定。将当前窗口期中的功率数据
续下降，因此判断用电设备发送跳变，开始测量待机功率。
-0.2739、-0.4867，斜率代表了数据的变化趋势。
12.16W
与校核范围做比 较，检测到第一个数据12.2W不在9.95W～12.16W的
时间轴上往后移，抛弃12.2W这个数据，同时
据6.9W增加到窗口数组中，并重新计算
据与校核范围做比较。
范围内，此时将窗口期在
将下一个采集点采集到的功率数
平均功率和校核基线值，继续将功率数
(4)计算用电设备的待机功率
通过步骤3，时间轴上到达窗口期34，窗口期中的功率数据变为：6.0W、
5.8W、6.0W、5.8W、6.5W、6.2W、5.6W、6.2W、6.1W、6.3W，此时的平 均功率6.05W，新窗口期的校核范围是5.5W～6.7W，所有数据都落在这个
内，此时的平均功率6.05W即为新计算出来的的待机功率值。
范围
(5)将新得到的待机功率值和原来存储的待机功率值做比较
如果新得到的待机功率值比原先存储的待机功率值小，则转到步骤6；如果
(6)用新得到的待机功率值覆盖原先存储的待机功率值
将新得到的待机功率值6.05W和原来存储的待机功率值6.9W做比较，发现
新得到的待机功率值比原来的更小，将新得到的待机功率值6.05W覆盖原
储的待机功率值，当前空调的待机功率值即为6.05W。
新得到的待机功率值比原来存储的待机功率值大，则转到步骤7；
来存
(7)丢弃新得到的待机功率值
上述实施例用于对本发明作进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体
实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所
可
能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
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