李洪乾

(貴州電網(wǎng)公司凱里供電局，貴州 凱里 556000)

隨著計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的投入使用及不斷開(kāi)發(fā)，海量的電力數(shù)據(jù)被采集上傳。這些不同類型的電力數(shù)據(jù)在智能負(fù)荷控制、電費(fèi)結(jié)算、用電檢查、配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)以及線損精益分析等多個(gè)方面，發(fā)揮了重要的支撐作用，并已成為電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)決策分析的重要數(shù)據(jù)來(lái)源[1]。但與此同時(shí)，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)采集回來(lái)的數(shù)據(jù)存在多源、異構(gòu)、高維、分布以及非確定性[2]，這對(duì)數(shù)據(jù)本身價(jià)值的使用和提取提出了挑戰(zhàn)。因此，為了更有效地挖掘電力大數(shù)據(jù)的價(jià)值以及提升電網(wǎng)智能化水平，對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用方法進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)具有重要的意義。

1 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)作為營(yíng)銷系統(tǒng)最為重要的輔助系統(tǒng)，承擔(dān)著電能計(jì)量、遠(yuǎn)程費(fèi)控、實(shí)時(shí)電價(jià)以及用電檢查等業(yè)務(wù)功能。此外，該系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)營(yíng)銷信息資源、配電應(yīng)用資源和服務(wù)資源統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)配創(chuàng)造了先決條件。其功能及當(dāng)前存在的不足介紹如下。

1.1 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)前共有6個(gè)主要功能模塊，分別為采集管理、數(shù)據(jù)管理、運(yùn)維管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、現(xiàn)貨交易以及系統(tǒng)管理。其中，在每一個(gè)主模塊下，又分別有對(duì)應(yīng)的二級(jí)菜單和三級(jí)子功能選項(xiàng)。目前，共能實(shí)現(xiàn)43個(gè)功能，并且隨著應(yīng)用的不斷深入，其子功能還在不斷增加。如圖1所示。

圖1 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)功能模塊圖

采集管理主要完成相應(yīng)電能表和終端的檔案維護(hù)及采集維護(hù)，該模塊是計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的核心部分，是開(kāi)展數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的基礎(chǔ)。而數(shù)據(jù)管理主要對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史查詢，這對(duì)電量退補(bǔ)計(jì)算工作具有重要意義。因而該模塊是業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，對(duì)客戶開(kāi)展電量應(yīng)用及負(fù)荷監(jiān)測(cè)起到了至關(guān)重要的作用，而運(yùn)維管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)工單的維護(hù)及指標(biāo)的管控。此外，其中的知識(shí)社區(qū)模塊，方便使用人員與開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行溝通與交流，以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量系統(tǒng)的逐步完善。業(yè)務(wù)應(yīng)用主要實(shí)現(xiàn)線損管理和費(fèi)控管理，對(duì)臺(tái)區(qū)的治理意義重大。而現(xiàn)貨交易模塊包括采集管理、檔案信息、應(yīng)用查詢、指標(biāo)管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)發(fā)布、運(yùn)維管理、綜合分析8個(gè)二級(jí)菜單。最后，系統(tǒng)管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量系統(tǒng)使用者權(quán)限的維護(hù)，以及在對(duì)應(yīng)權(quán)限下，可以重新定義指標(biāo)的計(jì)算規(guī)則和告警規(guī)則。

1.2 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)存在的不足

通過(guò)使用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)6個(gè)主要功能模塊，已能滿足絕大部分工作上的應(yīng)用需求。但是，由于在前期開(kāi)發(fā)時(shí)難以統(tǒng)籌兼顧，使得后期進(jìn)行完善時(shí)，出現(xiàn)了開(kāi)發(fā)難度大等問(wèn)題，使得該系統(tǒng)無(wú)法完全滿足一些特定工作上的應(yīng)用。

目前，計(jì)量系統(tǒng)主要存在以下不足：

第一，數(shù)據(jù)難以整合。為了不影響大數(shù)據(jù)的查詢效率。一方面，在下載不同時(shí)間維度的數(shù)據(jù)后，由于沒(méi)有硬性規(guī)定的排序方式，使得對(duì)不同時(shí)間維度的上千個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，其每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)均不是按照時(shí)間維度逐一排序，導(dǎo)致還須進(jìn)行額外的排列處理。另一方面，下載不同空間維度的數(shù)據(jù)后，對(duì)不同指標(biāo)頁(yè)面下數(shù)據(jù)的排序方式也不做硬性規(guī)定，導(dǎo)致在統(tǒng)計(jì)分析這些數(shù)據(jù)時(shí)，也須額外進(jìn)行排列查找處理。例如：一個(gè)頁(yè)面能夠下載該地區(qū)的臺(tái)區(qū)負(fù)荷數(shù)據(jù)，另一個(gè)頁(yè)面能夠下載該地區(qū)變壓器負(fù)載率數(shù)據(jù)，但若想在一張表格里同時(shí)體現(xiàn)該地區(qū)所有臺(tái)區(qū)的負(fù)荷數(shù)據(jù)及變壓器負(fù)載率數(shù)據(jù)，還須分別對(duì)下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行額外篩選排列處理。

第二，對(duì)于一些異常指標(biāo)，由于無(wú)法按照自己的需求制定篩選規(guī)則，因此難以直接查看自己需要的數(shù)據(jù)。

第三，部分功能并未完全開(kāi)發(fā)，例如對(duì)疑似竊電用戶進(jìn)行初步排查等。

雖然對(duì)以上的不足可以通過(guò)報(bào)工單的方式解決，但由于流程煩瑣，會(huì)花費(fèi)大量的人力與時(shí)間成本。因此，為了提升計(jì)量工作人員的工作質(zhì)量及工作效率，對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用方法進(jìn)行優(yōu)化拓展設(shè)計(jì)具有重要的意義。

2 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的拓展設(shè)計(jì)思路

2.1 數(shù)據(jù)說(shuō)明及提取

在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中，不同子功能頁(yè)面下能夠得到不同類型的功能數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)具有一些共同特點(diǎn)。首先，都有序號(hào)、組織機(jī)構(gòu)、用戶編號(hào)、用戶名稱、資產(chǎn)編號(hào)、數(shù)據(jù)采集時(shí)間以及用戶狀態(tài)等類型的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。其次，由于受到計(jì)量系統(tǒng)的限制，一次能導(dǎo)出的數(shù)據(jù)均只有20000條。若想導(dǎo)出更多的數(shù)據(jù)，一方面可進(jìn)行分批導(dǎo)出，另一方面可通過(guò)報(bào)工單的方式，由后臺(tái)批量導(dǎo)出。此外，計(jì)量系統(tǒng)將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，以Excel表格的形式進(jìn)行文本保存。因此，在對(duì)數(shù)值型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，還須轉(zhuǎn)換這些數(shù)據(jù)的類型。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel表格中后，將所須轉(zhuǎn)換的數(shù)值型數(shù)據(jù)由文本類型轉(zhuǎn)換為數(shù)值類型，可通過(guò)Excel軟件直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換。然后根據(jù)應(yīng)用需求，對(duì)這些數(shù)據(jù)按照時(shí)間或空間維度進(jìn)行排列。在排列過(guò)程中，由于用戶編號(hào)與用戶名稱等數(shù)據(jù)不具備唯一性，例如，一個(gè)用戶編號(hào)下可能存在兩塊及以上終端的情況，因此常采用資產(chǎn)編號(hào)作為查找對(duì)象。

2.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用

預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可分別用作電網(wǎng)竊電排查、數(shù)據(jù)篩選與整合、反向走字檢測(cè)和電壓電流異常監(jiān)測(cè)等。雖然計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)異常數(shù)據(jù)也有告警，但有時(shí)所得到的告警數(shù)據(jù)無(wú)法完全滿足當(dāng)?shù)禺惓Ｅ挪榧爸卫淼男枨?。因此，根?jù)不同臺(tái)區(qū)負(fù)荷水平，迫切需要實(shí)現(xiàn)具有一定特殊性的功能。

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖如圖2所示。

圖2 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程圖

3 實(shí)例運(yùn)用

3.1 數(shù)據(jù)整合應(yīng)用

數(shù)據(jù)整合是指通過(guò)整合不同類型或不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，使用語(yǔ)義技術(shù)將它們合并為有意義或有價(jià)值的信息。在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中，為了應(yīng)對(duì)不同業(yè)務(wù)的需求，在各功能模塊下，能得到不同類型的數(shù)據(jù)。但由于這些數(shù)據(jù)間具有一定的獨(dú)立性，從而導(dǎo)致無(wú)法充分挖掘其使用價(jià)值。因此，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整合是十分有必要的，這也為進(jìn)一步的數(shù)據(jù)價(jià)值提取奠定了基礎(chǔ)。

以一個(gè)配電網(wǎng)技改項(xiàng)目為例，其需要提供在本年內(nèi)該地區(qū)所有臺(tái)區(qū)的最大線損率和對(duì)應(yīng)變壓器的最大值和最小值的負(fù)荷情況，而在計(jì)量系統(tǒng)中，臺(tái)區(qū)線損率與變壓器最大值和最小值負(fù)荷情況按不同的排列順序分別存儲(chǔ)在兩個(gè)功能頁(yè)面下，并且這些數(shù)據(jù)還分別按照不同月份來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)，因此這兩類數(shù)據(jù)均較為繁多。

按照?qǐng)D2流程圖中的思路，對(duì)這兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。首先以臺(tái)區(qū)線損率為參考，篩選出對(duì)應(yīng)臺(tái)區(qū)變壓器在對(duì)應(yīng)月份下的最大值負(fù)荷、最小值負(fù)荷；然后，按照月份對(duì)每一個(gè)臺(tái)區(qū)進(jìn)行排列；最后，把每一個(gè)臺(tái)區(qū)的最大線損率及最大值負(fù)荷、最小值負(fù)荷篩選出來(lái)，從而得到所需數(shù)據(jù)。

3.2 電壓電流異常監(jiān)測(cè)應(yīng)用

為保障電力系統(tǒng)能更加安全穩(wěn)定地運(yùn)行，對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)的要求越來(lái)越高，尤其是電壓指標(biāo)。根據(jù)DL/T 1208—2013《電能質(zhì)量評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則供電電壓偏差》，可得配電網(wǎng)正常供電時(shí)電壓范圍，如表1示。

表1 正常供電電壓范圍

由表1可知，一方面，當(dāng)線路末端某相電流較大時(shí)，末端電壓會(huì)稍低于正常供電電壓范圍，首端線路電壓有時(shí)卻略高于表1電壓范圍。另一方面，為保證一些用戶能正常用電，在某些時(shí)刻用戶用電電壓也不在表1供電范圍內(nèi)，而當(dāng)前計(jì)量系統(tǒng)對(duì)不同負(fù)荷暫未給予不同告警指標(biāo)。因此，根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)對(duì)其設(shè)定不同的告警指標(biāo)，例如，對(duì)于末端線路，可增加持續(xù)低電壓時(shí)間來(lái)進(jìn)行告警，從而提高對(duì)異常電流電壓判斷的準(zhǔn)確性。

3.3 竊電排查應(yīng)用

在“碳達(dá)峰、碳中和”的國(guó)家戰(zhàn)略背景下，各企業(yè)節(jié)能降耗已成為必然趨勢(shì)。其中，降低竊電造成的非技術(shù)性電能損失，對(duì)電網(wǎng)公司有非常重要的意義，但是，當(dāng)前計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)并未提供竊電排查功能。而一些不法分子采用分壓、分流的方式來(lái)進(jìn)行間歇性的遠(yuǎn)程遙控竊電，這給電網(wǎng)公司造成了不小的損失。因此，為提高竊電排查效率，通過(guò)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)高損臺(tái)區(qū)進(jìn)行疑似竊電排查具有實(shí)用價(jià)值。

根據(jù)功率計(jì)算公式（1）可知，有功功率等于三相電壓電流與功率因數(shù)乘積之和。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)直接采用分壓、分流方式來(lái)進(jìn)行竊電的，可通過(guò)直接測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)電壓電流是否與表計(jì)一致來(lái)進(jìn)行排查。而對(duì)于篡改電能表程序來(lái)進(jìn)行分壓、分流竊電的，可通過(guò)對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)以15 min一個(gè)點(diǎn)采集回來(lái)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行排查。當(dāng)存在竊電時(shí)，電能表傳回來(lái)的功率數(shù)值將小于直接采用公式（1）計(jì)算出來(lái)的數(shù)值，從而可初步判斷該用戶是否存在竊電嫌疑。

對(duì)貴州某供電局7個(gè)高損臺(tái)區(qū)進(jìn)行疑似竊電排查，以15 min一個(gè)采樣時(shí)刻，可得圖3。

圖3 疑似竊電排查圖

觀察圖3可知，在0～300采樣時(shí)刻，臺(tái)區(qū)1的功率比值相較于臺(tái)區(qū)2～7，其長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)大于1，因此可初步判斷臺(tái)區(qū)1有竊電嫌疑。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查該表計(jì)，發(fā)現(xiàn)臺(tái)區(qū)1電能表確實(shí)存在不明編程記錄，更換電能表后，在301～600采樣時(shí)刻，臺(tái)區(qū)1功率比值恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

為提高計(jì)量人員工作效率，本文對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)拓展應(yīng)用方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究，其主要工作如下：

一是給出了清晰的設(shè)計(jì)流程，為進(jìn)一步對(duì)各應(yīng)用功能開(kāi)發(fā)及優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

二是實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)整合、電壓電流異常監(jiān)測(cè)以及竊電排查的初步應(yīng)用，其結(jié)果表明該設(shè)計(jì)方法是有效的，并且相對(duì)于人工排查方法也更高效。