何培東，張君勝，卿 蓮

（1.四川省電力公司 計(jì)量中心，成都 610072；2.四川省電力公司 內(nèi)江營(yíng)業(yè)局，內(nèi)江 641003）

1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用背景

計(jì)量監(jiān)控主要是指對(duì)電能計(jì)量裝置的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行收集、監(jiān)測(cè)和分析。在電力營(yíng)銷工作發(fā)展的早期階段，計(jì)量監(jiān)控主要依靠供電企業(yè)人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢。這一時(shí)期的計(jì)量監(jiān)控的服務(wù)對(duì)象是供電企業(yè)，其主要目的是發(fā)現(xiàn)可能存在異常或故障，以指導(dǎo)供電企業(yè)做出正確的判斷與處理。對(duì)于大批量的用電客戶，供電企業(yè)需要投入大量的人力、物力進(jìn)行人工巡檢。但是，人工巡檢往往只能發(fā)現(xiàn)查處一些比較顯性的計(jì)量異?；蚬收?，效率低和及時(shí)性差。

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的啟動(dòng)，具有預(yù)付費(fèi)功能的智能電能表的全面推廣應(yīng)用，對(duì)計(jì)量監(jiān)控提出了全新的需求。計(jì)量監(jiān)控的服務(wù)對(duì)象不再只是面向供電企業(yè)，用電客戶同樣需要及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握并核實(shí)智能電能表的預(yù)付費(fèi)量、剩余電量、報(bào)警電量和跳（合）閘狀態(tài)等信息。這既是供電企業(yè)向用電客戶提供有效的優(yōu)質(zhì)服務(wù)的需要，也是保證用電客戶正常日常生活的需要。傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢則不能滿足這一需求。信息技術(shù)的發(fā)展與用電信息采集系統(tǒng)的的不斷完善，為計(jì)量監(jiān)控實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化提供了契機(jī)。

2 系統(tǒng)需求分析

對(duì)預(yù)付費(fèi)用戶的實(shí)時(shí)計(jì)量監(jiān)控分析，主要是對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、統(tǒng)計(jì)和分析，將相關(guān)信息通過(guò)接口傳遞到相應(yīng)的職能部門。如發(fā)現(xiàn)異常，則立即自動(dòng)啟動(dòng)異常處理流程。用電信息采集系統(tǒng)需向計(jì)量監(jiān)控單元提供原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)或者歷史的用電信息、用戶檔案以及異常告警閥值信息、部分業(yè)務(wù)信息。所以，計(jì)量監(jiān)控單元既要與用電信息采集系統(tǒng)保持?jǐn)?shù)據(jù)通信，又要與具體的職能處理機(jī)構(gòu)保持?jǐn)?shù)據(jù)通信關(guān)系。

2.1 計(jì)量監(jiān)測(cè)單元與用電信息采集系統(tǒng)之間的關(guān)系

計(jì)量異常監(jiān)測(cè)單元與用電信息采集系統(tǒng)的關(guān)系如圖1所示。

圖1 計(jì)量異常監(jiān)測(cè)單元與用電信息采集系統(tǒng)的關(guān)系

如同前面章節(jié)所述，計(jì)量異常監(jiān)測(cè)單元以用電信息采集系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)來(lái)源，這些數(shù)據(jù)包括。

1）檔案資料：包括用戶/臺(tái)區(qū)、終端、測(cè)量點(diǎn)基本檔案及其它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、相關(guān)對(duì)象的告警閥值等。這一部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于用電信息采集系統(tǒng)的檔案庫(kù)。

2）現(xiàn)場(chǎng)用電數(shù)據(jù)：包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)鐘、負(fù)荷、電能示值、電壓、電流和功率因數(shù)等各種瞬時(shí)量，終端時(shí)鐘等各種終端數(shù)據(jù)等。

3）業(yè)務(wù)信息：如果某些用戶或測(cè)量點(diǎn)參與了預(yù)付費(fèi)這種實(shí)際應(yīng)用，用電信息采集系統(tǒng)還需要收集具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)供計(jì)量監(jiān)控單元判斷這些用戶或測(cè)量點(diǎn)是否正確地響應(yīng)了這些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的應(yīng)答。

2.2 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求

1）檔案資料的實(shí)時(shí)性：對(duì)用戶/臺(tái)區(qū)、終端、測(cè)量點(diǎn)所進(jìn)行的任何更改，以及對(duì)這些檔案中的告警判斷條件所進(jìn)行的任何更改都需要實(shí)時(shí)地反應(yīng)到計(jì)量異常監(jiān)測(cè)單元中。

2）現(xiàn)場(chǎng)用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性：作為所有異常監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)源，用電信息采集系統(tǒng)采集到的現(xiàn)場(chǎng)用電數(shù)據(jù)必須通過(guò)高速數(shù)據(jù)總線以及適當(dāng)?shù)姆职l(fā)機(jī)制及時(shí)到達(dá)計(jì)量異常監(jiān)測(cè)單元中，以縮短系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)異常的反應(yīng)時(shí)間。

3）業(yè)務(wù)信息的實(shí)時(shí)性：如果用戶參與了預(yù)付費(fèi)這種實(shí)際的業(yè)務(wù)，對(duì)于業(yè)務(wù)的任何新增、刪除和修改操作都必須及時(shí)反應(yīng)到計(jì)量異常監(jiān)測(cè)單元中。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)

預(yù)付費(fèi)用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控分析主要是對(duì)用戶的購(gòu)電情況、刷卡情況、余電告警、手/自跳閘權(quán)限設(shè)置等業(yè)務(wù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和分析與監(jiān)控，系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)主動(dòng)上傳給后臺(tái)分析模塊，通過(guò)WEB方式提供給相關(guān)人員進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析和遠(yuǎn)程控制等操作與管理。

3.1 權(quán)限設(shè)計(jì)

預(yù)付費(fèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析系統(tǒng)采用多級(jí)權(quán)限設(shè)計(jì)，各級(jí)用戶通過(guò)系統(tǒng)權(quán)限管理模塊分配不同的用戶權(quán)限，用戶根據(jù)分配的權(quán)限來(lái)查詢自己的業(yè)務(wù)功能。

3.2 購(gòu)電查詢?cè)O(shè)計(jì)

用戶去客戶大廳進(jìn)行開(kāi)戶，購(gòu)電等業(yè)務(wù)，為了方便用戶和售電管理人員對(duì)用戶購(gòu)電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和查詢，通過(guò)購(gòu)電查詢功能來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢用戶購(gòu)電充值情況。

3.3 刷卡查詢?cè)O(shè)計(jì)

當(dāng)用戶購(gòu)電充值成功以后，為了及時(shí)用電，用戶需要把購(gòu)電充值卡拿回到現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量裝置設(shè)備終端上去刷卡，通過(guò)刷卡把卡中的購(gòu)電量寫進(jìn)終端。為了監(jiān)控用戶是否及時(shí)準(zhǔn)確的刷進(jìn)了購(gòu)電量，以及刷卡后的電量是否與充值電量相符等都需要進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控，利用現(xiàn)有監(jiān)控分析系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶刷卡狀態(tài)。

3.4 告警查詢?cè)O(shè)計(jì)

用戶在營(yíng)業(yè)大廳購(gòu)電時(shí)，購(gòu)電系統(tǒng)會(huì)對(duì)用戶的購(gòu)電量設(shè)置報(bào)警電量，當(dāng)用戶用電量走到報(bào)警電量時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量終端會(huì)將上傳告警信息到監(jiān)控分析系統(tǒng)，相關(guān)管理人員通過(guò)監(jiān)控分析系統(tǒng)查詢到用戶告警信息后，立即通知告警用戶迅速購(gòu)電。

3.5 報(bào)表統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)

預(yù)付費(fèi)監(jiān)控分析系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)用戶的充值購(gòu)電數(shù)據(jù)以及用電數(shù)據(jù)進(jìn)行了日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)、半年報(bào)、年報(bào)統(tǒng)計(jì)，這樣便于管理人員進(jìn)行及時(shí)統(tǒng)計(jì)各機(jī)構(gòu)的用電數(shù)據(jù)，為營(yíng)銷管理決策提供依據(jù)。

3.6 跳閘權(quán)限設(shè)計(jì)

由于預(yù)付費(fèi)實(shí)施要對(duì)用戶進(jìn)行跳閘控制，跳閘功能分為手動(dòng)和自動(dòng)跳閘兩種模式，如果設(shè)置為手動(dòng)跳閘功能，則需要后臺(tái)中心控制功能對(duì)用戶進(jìn)行實(shí)施跳閘操作，如果設(shè)置為自動(dòng)模式，則當(dāng)用戶的剩余電量走到跳閘設(shè)置閥門電量時(shí)，后臺(tái)中心控制自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行實(shí)施跳閘操作。

4 系統(tǒng)應(yīng)用效果與發(fā)展前景

計(jì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)付費(fèi)用戶的計(jì)量監(jiān)控由人工監(jiān)控向智能實(shí)時(shí)監(jiān)控的轉(zhuǎn)變，為供電企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)工作提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，為用電客戶提供了優(yōu)質(zhì)、高效的用電服務(wù)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的加速推進(jìn)，全社會(huì)信息化水平的不斷提高與普及，系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用還將持續(xù)的深入。

4.1 完善各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享最大化

用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)與供電企業(yè)的電力營(yíng)銷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口，成為營(yíng)銷系統(tǒng)的一個(gè)子業(yè)務(wù)模塊。計(jì)量監(jiān)控單元監(jiān)測(cè)、分析所獲得的異常信息，應(yīng)能通過(guò)接口觸發(fā)“消缺”工作流程。通過(guò)與GIS（地理信息系統(tǒng)）的接口，將各監(jiān)控點(diǎn)直觀地顯示在地圖上，為查詢、分析和消缺等工作提供更多方便。

4.2 優(yōu)化系統(tǒng)構(gòu)架，提高計(jì)量監(jiān)控的準(zhǔn)確性、可靠性

影響計(jì)量監(jiān)控準(zhǔn)確性、可靠性的主要原因。

1）計(jì)量監(jiān)控單元以大量電網(wǎng)、客戶的檔案信息為基礎(chǔ)。如果檔案信息出錯(cuò)，或者電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，與之關(guān)聯(lián)的計(jì)量監(jiān)控單元將獲得錯(cuò)誤信息。必須采取有效措施，保證電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用戶、終端和測(cè)量點(diǎn)等基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性，保證用電信息的采集成功率，以提高計(jì)量監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

2）系統(tǒng)對(duì)異?，F(xiàn)象的分析判斷僅僅給出大致原因，未給出準(zhǔn)確地結(jié)論。比如，系統(tǒng)提示現(xiàn)場(chǎng)某電能表出現(xiàn)“零功率”事件，出現(xiàn)這一事件的原因可能有電網(wǎng)停電、用戶未用電、電能表?yè)p壞和檔案信息錯(cuò)誤等，系統(tǒng)應(yīng)對(duì)其具體原因作出準(zhǔn)確的分析判斷。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展促成了數(shù)據(jù)挖掘這一學(xué)科的發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘的主要作用是從大量的數(shù)據(jù)中取得有效的、新穎的、潛在有用的和最終可理解的固定模式，完成分類、估值、預(yù)言、相關(guān)性分析、聚類、描述與可視化等功能。這為如何提高計(jì)量監(jiān)控準(zhǔn)確性、可靠性提供了解決辦法，以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工智能技術(shù)為核心，構(gòu)建一個(gè)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)、客戶、計(jì)量裝置、采集終端、通信通道、數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器、工作站等節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的異常進(jìn)行準(zhǔn)確描述的分布式計(jì)算系統(tǒng)。

[1]張晶.面向電力市場(chǎng)的電能量計(jì)量系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù), 2001.

[2]肖鯤, 李曉明,董麗娟.電能量遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2002.

[3]Q/GDWXXX-2009, 電力用戶用電信息采集系統(tǒng), 系列標(biāo)準(zhǔn), 中國(guó)電力出版社, 2009.

[4]盧玲.智能電網(wǎng)下的用電信息采集[J].硅谷, 2011, 13.

[5]竇永強(qiáng).電能量采集系統(tǒng)故障排查[J].中國(guó)科技信息,2011, 20.