史 琳，吳 疆，鄧志飛

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局，廣東 廣州 510000）

0 引 言

在智能電表和用電信息采集系統(tǒng)大規(guī)模推廣應(yīng)用進(jìn)程中，低壓臺區(qū)同期線損診斷受到了廣泛關(guān)注。低壓臺區(qū)同期線損診斷主要是依據(jù)營配調(diào)全面貫通和采集全面覆蓋方針，以全面在線監(jiān)測供電量和用電量為核心，以精準(zhǔn)降損為立足點，切實實現(xiàn)線損管理的信息化、集約化以及精益化。但是，在低壓臺區(qū)同期線損精益化發(fā)展進(jìn)程中，海量數(shù)據(jù)內(nèi)異常數(shù)據(jù)的甄別難度較大。因此，合理利用無線通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)搭建完善的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 基于無線通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)的應(yīng)用背景

受城鄉(xiāng)一體化推進(jìn)時間較晚和營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)并軌時間較短等客觀條件制約，近幾年的電力企業(yè)營銷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量提升幅度不足，無法保障大量客戶檔案數(shù)據(jù)同步錄入系統(tǒng)的效率。加上低壓臺區(qū)線損管理較為突出的點多面廣特點，它覆蓋了配電網(wǎng)建設(shè)和整體營銷業(yè)務(wù)管理鏈條。如果人員工作配合不到位，將直接導(dǎo)致系統(tǒng)流程運轉(zhuǎn)不及時等問題，增加了低壓臺區(qū)同期線損出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的概率，對低壓臺區(qū)同期線損異常診斷造成了較大干擾。

當(dāng)前，低壓臺區(qū)業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)對同期線損具有較大影響的異常數(shù)據(jù)除戶變歸屬關(guān)系異常和檔案數(shù)據(jù)異常外，還包括檔案數(shù)據(jù)同步異常，即客戶計量信息與配網(wǎng)關(guān)系發(fā)生改變后營銷系統(tǒng)和采集系統(tǒng)同步偏差引起的數(shù)據(jù)異常[1]。

2 基于無線通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

考慮到當(dāng)前低壓臺區(qū)業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)影響同期線損主要數(shù)據(jù)的類型較多，為了實現(xiàn)對低壓臺區(qū)同期線損異常的精確分析，可以利用大數(shù)據(jù)聚類分析技術(shù)篩選數(shù)據(jù)，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)提升異常數(shù)據(jù)分析效率[2]。其中，低壓臺區(qū)同期線損異常分析主要是在全部臺區(qū)給定一固定線損率合理區(qū)間的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同復(fù)合類型臺區(qū)，設(shè)置差異性臺區(qū)線損率上下限，即利用聚類分析中的劃分法，結(jié)合低壓臺區(qū)下各類負(fù)荷情況，將統(tǒng)計的多個低壓臺區(qū)進(jìn)行類型組別劃分，如農(nóng)林牧漁業(yè)負(fù)荷臺區(qū)和商業(yè)、住宿以及餐飲業(yè)負(fù)荷臺區(qū)線等，然后以各組別為對象進(jìn)行線損率的聚類分析。同時，利用反復(fù)迭代的方式逐步縮小每一分組內(nèi)低壓臺區(qū)線損率距離及不同負(fù)荷類型的低壓臺區(qū)恰當(dāng)?shù)木€損區(qū)間。其中，農(nóng)林牧漁業(yè)負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為5.8%、1.6%，建筑業(yè)負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為5.0%、1.2%，商業(yè)、住宿以及餐飲業(yè)負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為2.4%、0.3%，信息傳輸、計算機(jī)服務(wù)以及軟件業(yè)負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為2.1%、0.3%，交通運輸、倉儲以及郵政業(yè)負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為4.6%、0.5%，金融、房地產(chǎn)、商務(wù)以及居民服務(wù)業(yè)負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為2.5%、0.8%，鄉(xiāng)村居民負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為4.5%、1.3%，城鎮(zhèn)居民負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為1.3%、0.2%，公共事業(yè)及管理組織負(fù)荷臺區(qū)線損上、下限分別為2.2%、1.3%。

通過低壓臺區(qū)線損率聚類分析初步提升臺區(qū)線損管理精益化水平后，可以圍繞低壓臺區(qū)線損工作評估要求，確定線損治理方向為縮小實際線損率與聚類結(jié)論數(shù)據(jù)間差距。在這個基礎(chǔ)上，可以利用AdaBoost算法分析生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)、臺區(qū)同期線損系統(tǒng)以及電力用戶用電信息采集系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)特征，明確臺區(qū)總表、用戶電量、線損計算數(shù)據(jù)、氣象歷史數(shù)據(jù)、功率因數(shù)以及用戶電壓電流等數(shù)據(jù)特征，并進(jìn)行數(shù)據(jù)特征和線損變化間的關(guān)聯(lián)追蹤，最終輸出臺區(qū)線損異常因素，逐步形成以總表異常、用戶計量裝置異常、采集異常、戶變關(guān)系異常、總表異常以及竊電等為子葉的決策樹模型，進(jìn)而為線損管理提供充足數(shù)據(jù)支撐。

在決策樹模型搭建完畢后，技術(shù)人員可以結(jié)合低壓臺區(qū)同期線損現(xiàn)場排查數(shù)據(jù)不斷修建決策樹各子葉，逐步形成可隨現(xiàn)場情況開展自我完善和優(yōu)化的低壓臺區(qū)線損治理缺陷分析模型。在分析模型中，將某一用戶與其他同類負(fù)荷用戶用電量變化趨勢、氣溫差異性、線損率變化前后用戶電量變化、功率因數(shù)變化、用戶變化與總表電量變化一致性以及實際臺區(qū)投運等作為指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場偏差計算，促使決策樹模型內(nèi)每一子葉輸出數(shù)據(jù)一定，從而保障低壓臺區(qū)同期異常線損異常診斷工作高效率開展。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)主要由電氣量測量裝置、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理診斷后臺、采集器、Web監(jiān)控端以及移動端APP等功能模塊組成[3]。

電氣量測量裝置主要部署在電壓臺區(qū)關(guān)鍵分支節(jié)點，包括電流測量裝置（低壓穿心式電流互感器）、微型電壓測量裝置（穿刺線夾）以及溫度測量裝置（無源供電的諧振型溫度傳感器），均為直接取值。

采集器主要是利用高頻ZigBee無線通信技術(shù)獲取電氣量測量裝置測量數(shù)據(jù)，同時配置RS485有線接口，與無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊開展信息交互。無線通信數(shù)據(jù)發(fā)送模塊可以經(jīng)GPRS通道將采集器采集異常線損數(shù)據(jù)發(fā)送至云端，即遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)診斷處理平臺。

Web監(jiān)控端是面向低壓臺區(qū)線損管理的端口，可以實現(xiàn)持續(xù)不間斷的數(shù)據(jù)剖析和消缺反饋比對，為提升遠(yuǎn)程異常診斷處理、缺陷判斷機(jī)器學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)分析水平提供依據(jù)。

移動端APP是面向低壓臺區(qū)同期線損消缺人員的移動單元。移動端可以從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)診斷處理平臺獲取預(yù)警和工單形式數(shù)據(jù)，從而為現(xiàn)場消缺提供依據(jù)。同時，低壓臺區(qū)同期線損消缺人員可以在現(xiàn)場處理后，以靜態(tài)圖片拍攝和動態(tài)圖像錄制的形式，經(jīng)移動端APP，將消缺記錄反饋至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)診斷處理平臺，從而達(dá)到全面閉環(huán)管控低壓臺區(qū)同期線損消缺的目的。

3 基于無線通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)搭建

3.1 無線通信技術(shù)的選擇

考慮到低壓臺區(qū)地理條件和現(xiàn)場設(shè)備間的差異較大，可以在基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)中引入無線通信技術(shù)?？晒┻x擇的無線通信技術(shù)包括通用無線分組業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）、無線數(shù)傳電臺以及藍(lán)牙（Bluetooth）。根據(jù)不同技術(shù)對環(huán)境變化的適應(yīng)能力，開展技術(shù)應(yīng)用場景配置分析。

GPRS可為復(fù)雜應(yīng)用及多個GPRS模塊的即時通信提供支撐，實現(xiàn)多工作現(xiàn)場監(jiān)控，但需在每一能耗采集終端上外掛一個GPRS通信模塊，且必須采用移動專線網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)較為煩瑣。同時，在網(wǎng)絡(luò)運行過程中，需要向電信運營商繳納通信流量費和專線接入費，費用較高。

無線數(shù)傳電臺主要是借助無線電技術(shù)和數(shù)字信號技術(shù)（Digital Signal Processing，DSP）的電臺，覆蓋范圍為220～240 MHz和330～512 MHz。它可以實現(xiàn)多個電臺間的透明組網(wǎng)，價格較為低廉，但吞吐量和空中傳輸速率相對較低，可以基本滿足低壓臺區(qū)同期線損異常診斷數(shù)據(jù)采集和傳輸需求。

藍(lán)牙的規(guī)范是IEEE 802.15.1協(xié)議，主要采用跳頻擴(kuò)頻（Frequency-hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS）技術(shù)，通信頻段為2.102～2.480 GHz，具有功率消耗低、運行速度快以及安全風(fēng)險小的優(yōu)良特點，但因傳輸距離較短，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點較少，不適用于多點布控模式。

3.2 無線通信網(wǎng)絡(luò)搭建及運行

在確定無線通信技術(shù)后，技術(shù)人員可以在每一關(guān)鍵分支質(zhì)點的采集設(shè)備和臺區(qū)變壓器適當(dāng)位置進(jìn)行無線數(shù)傳電臺的配置，促使臺區(qū)變壓器位置無線數(shù)傳電臺可以經(jīng)GPRS通道與云端進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)共享，而云端也可與移動端經(jīng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)共享[4]。

在無線通信網(wǎng)絡(luò)搭建完畢后，可以將營銷系統(tǒng)內(nèi)的低壓臺區(qū)用戶全部接入同期線損異常診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)異常線損數(shù)據(jù)的全面采集。同時，通過同期線損分析模塊在彈出窗口內(nèi)選擇所對應(yīng)的低壓臺區(qū)名稱和供電單位，點擊周期進(jìn)行診斷（以0點凍結(jié)電量為依據(jù)），以確定相關(guān)低壓臺區(qū)每月、每周以及每日的線損值[5]?？紤]到臺區(qū)低壓電表系統(tǒng)接入率對同期線損診斷的干擾，可以將系統(tǒng)與營銷SG186系統(tǒng)連接，自動核查低壓臺區(qū)是否存在智能表未接入情況，并將其導(dǎo)入未接入用戶明細(xì)表內(nèi)，以保證低壓臺區(qū)同期線損核查的全面性和準(zhǔn)確性。

4 基于無線通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)的應(yīng)用效益

4.1 顯著提升降損效率

通過無線通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)在低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)中的恰當(dāng)應(yīng)用，可以促進(jìn)各單位臺區(qū)同期線損指標(biāo)的精確匯總。在此基礎(chǔ)上組織開展低壓臺區(qū)降損管理，有助于切實提高低壓臺區(qū)降損效率，有效減少異常臺區(qū)（含數(shù)據(jù)不可傳遞、不可計算臺區(qū)及高損臺區(qū)以及負(fù)損臺區(qū)）數(shù)量。

4.2 落實同期線損管理目標(biāo)

低壓臺區(qū)同期線損診斷具有涉及客戶多、涉及專業(yè)廣以及涉及流程長等特征，而傳統(tǒng)管理方法無法實現(xiàn)消缺閉環(huán)管控這一目標(biāo)。通過在低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)中合理利用無線通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以分部門和分專業(yè)落實異常校驗規(guī)則的篩選，匯總異常數(shù)據(jù)，進(jìn)而實現(xiàn)線損管理的消缺反饋和消缺后線損率統(tǒng)計全過程的線上跟蹤，切實提升同期線損合格率指標(biāo)。

4.3 全方位促進(jìn)專業(yè)協(xié)同

基于無線通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的低壓臺區(qū)同期線損異常診斷系統(tǒng)，從根源上轉(zhuǎn)變了“誰管線損和誰負(fù)責(zé)同期線損異常數(shù)據(jù)排查及同期線損指標(biāo)”的錯誤理念，保障了“管專業(yè)必須管線損”“管專業(yè)必須辨異常”這一理念的順利貫徹落實。不同部門和不同專業(yè)在無線通信網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同合作，為形成共同管理同期線損良好局面提供了支持。

5 結(jié) 論

無線通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)在低壓臺區(qū)同期線損異常分析診斷中的合理應(yīng)用，可以依托大數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果開展實時的動態(tài)分析，及時且精確地追蹤和尋找臺區(qū)內(nèi)部管理問題，為計量裝置的故障排查、反竊電以及違規(guī)檢查提供有效指導(dǎo)?；诖?，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析制約同期線損的指標(biāo)，然后依托無線通信技術(shù)搭建跨系統(tǒng)信息通信平臺，有效規(guī)范臺區(qū)內(nèi)部降損管理，為有的放矢地開展降損工作提供保障。