陳瑩 王雷 張靳予 張合強(qiáng)

[摘? ? 要] 電網(wǎng)計(jì)量設(shè)備的準(zhǔn)確性是保證用電客戶電費(fèi)核算的公平公正，通過采用傳統(tǒng)的計(jì)量故障識(shí)別方法效率低下，準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性很難保證。隨著智能電網(wǎng)、移動(dòng)通信、大數(shù)據(jù)技術(shù)等發(fā)展，通過構(gòu)建電網(wǎng)計(jì)量故障識(shí)別模型，對(duì)海量的計(jì)量運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是提升計(jì)量故障識(shí)別效率及準(zhǔn)確度的重要手段。

[關(guān)鍵詞] 計(jì)量故障;故障識(shí)別;大數(shù)據(jù)分析

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 11. 069

[中圖分類號(hào)] TP311;V242.3? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2019）11- 0160- 04

1? ? ? 引? ? 言

傳統(tǒng)的計(jì)量故障識(shí)別方法，大多是通過客戶報(bào)修、現(xiàn)場(chǎng)抽檢等人工方式進(jìn)行，不僅識(shí)別效率低下，而且難以做到全面地識(shí)別與監(jiān)控。近年來(lái)智能電表和用電管理終端的大力推廣，逐步達(dá)成了用電信息采集系統(tǒng)的全覆蓋，使得通過數(shù)據(jù)分析的手段識(shí)別計(jì)量故障成為可能。隨著大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的快速發(fā)展，加大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在計(jì)量故障識(shí)別等方面的科技創(chuàng)新，提高管理科學(xué)性，已經(jīng)成為提升計(jì)量精益化管理的新手段。

2? ? ? 現(xiàn)狀及背景

2.1? ?計(jì)量故障識(shí)別的現(xiàn)狀

目前計(jì)量裝置故障的發(fā)現(xiàn)仍大量依靠運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)檢查、客戶報(bào)修等人工方式，實(shí)時(shí)監(jiān)控效果不佳，人工工作量大，系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)未得到應(yīng)用。

故障識(shí)別就是通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息的檢測(cè)、分析和處理，判別設(shè)備的工作狀況，分析故障成因，預(yù)測(cè)劣勢(shì)趨勢(shì)，以達(dá)到提高設(shè)備效率和運(yùn)行可靠性。智能化故障識(shí)別方法主要有專家系統(tǒng)故障診斷法、模糊故障診斷法、灰色模型故障診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷法、信息融合故障診斷法和基于范例推理的故障診斷法等。

故障智能識(shí)別技術(shù)可以結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種故障數(shù)據(jù)，按照不同的故障情況進(jìn)行綜合分析、判斷，定位故障點(diǎn)。主要對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)所得到的信息進(jìn)行融合，然后結(jié)合層次診斷模型，按照深淺結(jié)合的推理層次進(jìn)行診斷。

根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，針對(duì)性地應(yīng)用故障智能識(shí)別技術(shù)取代人工作業(yè)，提高準(zhǔn)確率、效率及數(shù)據(jù)應(yīng)用效果，是當(dāng)前大數(shù)據(jù)應(yīng)用下的必然趨勢(shì)。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量均具備故障智能識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用條件，可以切實(shí)提高工作質(zhì)量和工作效率。

2.2? ? 大數(shù)據(jù)分析在電網(wǎng)行業(yè)的應(yīng)用情況

大數(shù)據(jù)正在改變著各行各業(yè)，電商的成功、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)金融的高速發(fā)展向各大行業(yè)展現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)融合的巨大發(fā)展?jié)摿酮?dú)特的創(chuàng)新路徑。而在這其中，大數(shù)據(jù)扮演著核心角色?；ヂ?lián)網(wǎng)的本質(zhì)是信息的互聯(lián)和處理，而信息則以數(shù)據(jù)為載體。電力行業(yè)蘊(yùn)含了巨大的數(shù)據(jù)資源，同時(shí)也呈現(xiàn)出突出的數(shù)據(jù)價(jià)值需求。據(jù)測(cè)算，云南電力行業(yè)的生產(chǎn)、管理、用戶、計(jì)量、資產(chǎn)等方面數(shù)據(jù)已達(dá)到20 PB。來(lái)自復(fù)雜大電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行、新能源與負(fù)荷的時(shí)空變異、電力資產(chǎn)壽命與運(yùn)行狀態(tài)、主動(dòng)配電與需求響應(yīng)等都存在著巨大的以數(shù)據(jù)為支撐的決策與配置需求。

運(yùn)用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)公司應(yīng)用服務(wù)化改造，大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、建模、分析，對(duì)突破信息化發(fā)展體制障礙、提高企業(yè)經(jīng)營(yíng)服務(wù)能力、降低企業(yè)成本、提高信息化安全保障能力等方面都具有十分重要的意義。通過數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)平臺(tái)及相關(guān)服務(wù)的建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)到能力服務(wù)的發(fā)展轉(zhuǎn)變，有助于電網(wǎng)管制性業(yè)務(wù)水平的提高，有助于支撐開展競(jìng)爭(zhēng)性業(yè)務(wù)，拓展市場(chǎng)、創(chuàng)新業(yè)務(wù)、創(chuàng)造價(jià)值。

3? ? ? 實(shí)現(xiàn)思路

3.1? ?構(gòu)建計(jì)量故障識(shí)別模型

目前所有的計(jì)量數(shù)據(jù)采集工作都依靠計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)完成，數(shù)據(jù)類型多、數(shù)據(jù)量大，具備應(yīng)用基礎(chǔ)。同時(shí)，計(jì)量運(yùn)維人員對(duì)計(jì)量故障的分析工作、計(jì)量裝置故障處理仍大量依靠運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)檢查、客戶報(bào)修等人工方式進(jìn)行，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)未得到應(yīng)用，而計(jì)量故障的質(zhì)量高低直接影響計(jì)量準(zhǔn)確性和供電服務(wù)滿意度，計(jì)量運(yùn)維人員的運(yùn)維壓力比較大。

項(xiàng)目將結(jié)合目前電力行業(yè)的計(jì)量典型故障，根據(jù)電網(wǎng)行業(yè)的計(jì)量故障分析與排查經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)量故障數(shù)據(jù)特征值分析，構(gòu)建計(jì)量故障池實(shí)現(xiàn)對(duì)海量計(jì)量數(shù)據(jù)的挖掘與分析工作，從而提取出有計(jì)量故障的計(jì)量數(shù)據(jù)，通過異常數(shù)據(jù)初步判斷故障類型并進(jìn)行業(yè)務(wù)分類，并提供故障處理的指導(dǎo)意見。

表1舉例說明幾種典型計(jì)量故障的判別依據(jù)及故障處理措施。

3.2? ?海量運(yùn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算分析

3.2.1? ?分布式計(jì)算

采用業(yè)界開源的LTS作為任務(wù)調(diào)度框架，LTS支持實(shí)時(shí)任務(wù)、定時(shí)任務(wù)和Cron任務(wù)，有較好的伸縮性，擴(kuò)展性，健壯穩(wěn)定性。

基于故障識(shí)別模型，通過拆分不同的計(jì)量故障分析任務(wù)，分別按供電單位、臺(tái)區(qū)等維度，分析用戶日凍結(jié)表碼、功率曲線、電壓電流曲線、負(fù)載率等數(shù)據(jù)。

其處理流程如圖1所示。

3.2.2? ?分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

針對(duì)計(jì)量故障的數(shù)據(jù)分析，需要連續(xù)分析一段時(shí)間周期內(nèi)的數(shù)據(jù)，而計(jì)量運(yùn)行采集數(shù)據(jù)為每15分鐘采集一個(gè)點(diǎn)，而一個(gè)地市上百萬(wàn)只表計(jì)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)壓力比較大，通過構(gòu)建分布式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，提升數(shù)據(jù)的讀寫速度，提升分析效率。

其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)如圖2所示。

3.3? ?故障分析結(jié)果的展示及判別

基于計(jì)量故障識(shí)別模型，對(duì)海量的計(jì)量運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，識(shí)別出不同故障類型的計(jì)量故障情況。圖3通過大數(shù)據(jù)分析后得出的不同故障類型結(jié)果。

針對(duì)每一種不同的故障類型，以可視化的形式進(jìn)行展示，基層計(jì)量業(yè)務(wù)人員可以結(jié)合分析的數(shù)據(jù)，重點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)計(jì)量設(shè)備的排查，指導(dǎo)計(jì)量業(yè)務(wù)精益化管理的開展。如圖4、圖5所示，針對(duì)電能表倒走和電能表停走的故障，進(jìn)行可視化展現(xiàn)。

4? ? ? 結(jié)? ? 語(yǔ)

計(jì)量故障產(chǎn)生的方式是多種多樣的，故障類型也不盡相同，現(xiàn)在業(yè)界對(duì)于發(fā)生的計(jì)量故障，基本是結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，逐步地進(jìn)行故障的排查和處理，這種處理模式效率低下、分析難度大、分析結(jié)果不準(zhǔn)確、監(jiān)測(cè)效果不佳。本文提出基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的電網(wǎng)計(jì)量故障識(shí)別方法，通過分析計(jì)量故障數(shù)據(jù)特征值分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量計(jì)量數(shù)據(jù)的挖掘與分析工作，從而提取出有計(jì)量故障的計(jì)量數(shù)據(jù)，最終定位該計(jì)量故障是哪種類型的故障，此方法是計(jì)量故障分析方法的突破和創(chuàng)新。

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