居民用电智能化是智能电网研究的一个重要领域。居民用电负荷具有规模庞大、种类繁多、用电特征各异的特点,负荷监测作为实现用电全面智能化的关键技术,能够为用户提供详实的家庭能效信息,分析家庭电能消耗构成,使用户了解自身行为对家庭能效的影响,引导用户自觉采取节能措施。然而,对每个负荷嵌入监测模块的方法是难以普及的。因此,采用非侵入式负荷监测方法,仅在用户的电力入户处进行用电数据采集,通过信号分析与处理进行负荷识别,最终获取整个用电网络内所有负荷的状态。居民用户负荷识别技术具有重要的研究意义。本文主要研究了一种居民用户开关电源负荷特征识别技术,以负荷的物理拓扑结构作为切入点,将常用的居民负荷分为一般负荷和开关电源负荷两大类,由于居民用户中开关电源负荷拥有率很高,故本文以开关电源负荷作为研究对象在负荷特征提取和负荷识别方面进行研究,完成开关电源负荷特征识别硬件系统的设计,具体工作如下:(1)分析国内外负荷监测技术和负荷辨识算法的研究现状,研究开关电源负荷的基本结构,设计开关电源负荷用电信号采集实验方案,采集负荷单一/混合运行数据样本,并分析其用电特征。(2)提出基于二阶统计量的开关电源负荷特征提取方法,利用单一负荷电流波形的包络特性截获负荷暂态数据窗口,在此基础上,得到开关电源负荷的自相关特性和协方差特性,之后重点研究短时傅里叶变换理论及其在开关电源负荷特征提取中的应用,获取开关电源负荷时-频域特征参量。(3)获取开关电源负荷三维特征参量空间,结合粒子群算法,设计K-means负荷聚类中心和惯性权重取值的优化方案,实现居民用户开关电源负荷的较优聚类,将负荷聚类结果与其特征参量先验值进行匹配,得到负荷特征识别结果。(4)使用DSP构建开关电源负荷特征识别硬件系统,设计采集接入模块和调理模块电路,实现对开关电源负荷特征识别算法的硬件封装。本文提出的居民用户开关电源负荷特征识别技术能够有效地提取开关电源负荷特征、准确地判断开关电源负荷类别,且算法运算效率高,便于硬件实现。