客戶停電時(shí)間自動(dòng)采集及智能分析方法研究

李朔宇 曾耀英 吳 迪

(廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞 523000)

客戶停電時(shí)間自動(dòng)采集及智能分析方法研究

李朔宇 曾耀英 吳 迪

(廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞 523000)

隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，如何實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)反饋成為供電企業(yè)的重要任務(wù)?，F(xiàn)從計(jì)量自動(dòng)化的角度入手，提出了基于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的停電時(shí)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析方法，同時(shí)以提高供電可靠性為目標(biāo)，建立了基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的停復(fù)電判定模型。實(shí)證研究表明，該方法是有效的，能準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)分析判斷停復(fù)電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類統(tǒng)計(jì)、智能預(yù)測(cè)與分析等核心功能。

計(jì)量自動(dòng)化；停復(fù)電；數(shù)據(jù)挖掘

0 引言

客戶停電時(shí)間是衡量供電企業(yè)持續(xù)供電能力的重要指標(biāo)，是電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行、營銷服務(wù)等方面質(zhì)量和管理水平的綜合體現(xiàn)。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)客戶停電時(shí)間是提高供電可靠性、減少客戶停電時(shí)間這一系統(tǒng)工程的前提和基礎(chǔ)，也是客戶停電時(shí)間管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容[1-3]。因此，準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)客戶停電時(shí)間既符合廣大客戶的根本需求，也是電網(wǎng)企業(yè)的使命所在。

當(dāng)前，大多地區(qū)供電局已將廠站遙測(cè)子系統(tǒng)、配網(wǎng)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)(覆蓋專變、配變、公變等用戶計(jì)量裝置)、低壓集抄子系統(tǒng)等進(jìn)行集成，然后在3個(gè)子系統(tǒng)之上建立高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)，從而形成完整的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，其可對(duì)現(xiàn)場計(jì)量終端、電表的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄讀，在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后可以進(jìn)行更深層次的應(yīng)用，其中專變用戶、公變的停電信息的采集與自動(dòng)記錄停電時(shí)間也是計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)特色功能。通過對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，依托計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)采集負(fù)控終端和配變終端的停復(fù)電時(shí)間，結(jié)合一定的邏輯判斷，與營銷管理信息系統(tǒng)(或營配信息集成平臺(tái))內(nèi)的停電時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)匹配和比對(duì)，能較好地實(shí)現(xiàn)停電時(shí)間自動(dòng)采集和統(tǒng)計(jì)功能。

本文提出了基于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的停電時(shí)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析方法，同時(shí)以提高供電可靠性為目標(biāo)，建立了基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的停復(fù)電判定模型[4-5]。實(shí)證研究表明，該方法是有效的，能準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)分析判斷停復(fù)電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類統(tǒng)計(jì)、智能預(yù)測(cè)與分析等核心功能。

1 停電時(shí)間及其統(tǒng)計(jì)

1.1 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)由主站、現(xiàn)場終端[4]和通信信道3部分組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠、變電站、公變、專變、低壓用戶等發(fā)電側(cè)、供電側(cè)、配電側(cè)和售電側(cè)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能。

由于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)周期長，先后經(jīng)歷過廣東電網(wǎng)公司一系列規(guī)約的修訂工作，目前《廣東電網(wǎng)公司大客戶負(fù)荷管理終端技術(shù)規(guī)范》、《配變監(jiān)測(cè)終端負(fù)荷管理終端技術(shù)規(guī)范》按修訂年份可分為“0511”、“0810”、“0903”3種規(guī)約版本，其停電信息采集功能統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

表1 各規(guī)約版本對(duì)應(yīng)采集功能

關(guān)于終端停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)功能測(cè)試及維護(hù)，根據(jù)不同類型終端，制定相應(yīng)方案。具體終端特點(diǎn)及數(shù)據(jù)采集方式分類如下：0511規(guī)約硬件已不滿足功能要求，以更換為主；0810規(guī)約使用停電告警功能；0903規(guī)約主要使用終端任務(wù)上送停電信息。

1.2 終端停電信息采集機(jī)制

終端上送停電時(shí)間信息的方式分為2種：一是終端通過任務(wù)上送停電時(shí)間信息。即終端本身具有的停電統(tǒng)計(jì)功能，記錄的數(shù)據(jù)包括：上1～10次停電記錄(發(fā)生時(shí)刻、結(jié)束時(shí)刻)；當(dāng)月及上1～12月停電總時(shí)長；當(dāng)月及上1～12月停電次數(shù)。二是終端停電告警。當(dāng)終端主電源電路不能正常工作時(shí)，將形成終端停電告警；而終端由停電狀態(tài)轉(zhuǎn)為主電源工作狀態(tài)時(shí)，則產(chǎn)生終端停電恢復(fù)告警。通過終端上送的停電及恢復(fù)告警時(shí)間可統(tǒng)計(jì)出相應(yīng)客戶的停電時(shí)間信息。

停電時(shí)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)工作難點(diǎn)主要有以下幾方面：早期安裝的終端本身不具備通過任務(wù)上送停電時(shí)間的統(tǒng)計(jì)功能；早期安裝的終端電池老化失效，無法上報(bào)終端停電及恢復(fù)類的告警；部分終端安裝現(xiàn)場由于無線通信信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致負(fù)荷數(shù)據(jù)缺失，造成停電時(shí)間信息的誤報(bào)；部分終端電池老化引起時(shí)鐘異常，導(dǎo)致終端運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)間與實(shí)際時(shí)間不一致，當(dāng)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)主站對(duì)終端對(duì)時(shí)成功后，會(huì)導(dǎo)致部分負(fù)荷數(shù)據(jù)缺失。

1.3 停電時(shí)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)停電時(shí)間信息記錄的數(shù)據(jù)源如下：(1) 基于終端上送的停復(fù)電信息；(2) 負(fù)荷數(shù)據(jù)缺失時(shí)間。通過接口將處理后的停電時(shí)間信息發(fā)送到營銷系統(tǒng)，與營銷系統(tǒng)中記錄的停電時(shí)間進(jìn)行校驗(yàn)，并給出最終的停電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，確保將時(shí)間信息誤報(bào)、漏報(bào)的情況降至最少。

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)每天凌晨在系統(tǒng)主站對(duì)上一天的15 min凍結(jié)運(yùn)行曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)采完成后，進(jìn)行停電數(shù)據(jù)的邏輯判斷，具體判斷流程如圖1所示。

圖1 主站分析判斷方案

對(duì)有停電/復(fù)電告警時(shí)間上報(bào)的終端停電時(shí)間邏輯判斷如下：

(1) 接收到終端來電告警信息時(shí)，主站自動(dòng)判斷告警時(shí)刻是否與主站時(shí)鐘偏差較大，如果偏差大于閾值(默認(rèn)為30 s)，將終端記錄的停復(fù)電告警時(shí)刻點(diǎn)修正為終端上傳告警時(shí)間的主站時(shí)刻點(diǎn)。

(2) 每天凌晨在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中15 min凍結(jié)任務(wù)數(shù)據(jù)補(bǔ)采完成后，對(duì)前一天的終端上送數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，針對(duì)上送的停電時(shí)間檢查計(jì)量點(diǎn)在停復(fù)點(diǎn)時(shí)間段的負(fù)荷數(shù)據(jù)缺失情況，若無負(fù)荷數(shù)據(jù)缺失情況，則認(rèn)定該停電時(shí)間記錄為無效記錄。

(3) 在對(duì)終端上報(bào)信息初步過濾的基礎(chǔ)上，開展單邊告警信息分析判斷。只有停電、沒有來電告警，根據(jù)負(fù)荷等運(yùn)行數(shù)據(jù)判斷，一旦有負(fù)荷數(shù)據(jù)，則為來電。只有來電、沒有停電告警，根據(jù)來電時(shí)間點(diǎn)往前推移，尋找最近一個(gè)有運(yùn)行數(shù)據(jù)的負(fù)荷點(diǎn)，則為停電時(shí)間點(diǎn)。

2 停復(fù)電判定模型構(gòu)建

2.1 數(shù)據(jù)抽取及預(yù)處理

建立停復(fù)電判定模型，主要是收集歷史停復(fù)電用戶信息及相關(guān)數(shù)據(jù)特性，形成專家樣本庫，并通過構(gòu)建停復(fù)電判定模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶用電信息，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)停復(fù)電現(xiàn)象。

通過前期調(diào)研分析，能夠表征停電時(shí)間的計(jì)量數(shù)據(jù)指標(biāo)主要有負(fù)荷異常和終端報(bào)警等。根據(jù)《停電時(shí)間清單》中的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，即停電開始時(shí)間點(diǎn)和結(jié)束時(shí)間點(diǎn)，從計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中抽取節(jié)點(diǎn)前后各一天范圍的實(shí)時(shí)負(fù)荷及報(bào)警類數(shù)據(jù)等，具體包括：

(1) 告警數(shù)據(jù)。計(jì)量點(diǎn)號(hào)、用戶編號(hào)、停電告警/復(fù)電告警、告警時(shí)間(計(jì)劃停電時(shí)間內(nèi)往前、后各推一天范圍，如計(jì)劃停電時(shí)間2012-06-12T08：30—15：30，則數(shù)據(jù)抽取時(shí)間為2012-06-11—2012-06-13共3天)。

(2) 運(yùn)行數(shù)據(jù)。計(jì)量點(diǎn)號(hào)、用戶編號(hào)、所屬線路、數(shù)據(jù)時(shí)間(15 min采集，抽取數(shù)據(jù)范圍同上)、A/B/C三相電壓、A/B/C三相電流。

(3) 拓?fù)潢P(guān)系。計(jì)量點(diǎn)號(hào)、用戶編號(hào)、所屬線路。

(4) 營配停電時(shí)間。計(jì)量點(diǎn)號(hào)、用戶編號(hào)、所在供電單位、停電開始時(shí)間、停電結(jié)束時(shí)間。

數(shù)據(jù)抽取后即需進(jìn)行預(yù)處理，數(shù)據(jù)預(yù)處理就是對(duì)選擇的數(shù)據(jù)進(jìn)行增強(qiáng)處理的過程，包括從原始的未加工的數(shù)據(jù)到構(gòu)造最終用于建模分析的數(shù)據(jù)集的所有活動(dòng)，這也是構(gòu)建停復(fù)電判定模型過程中最耗時(shí)的環(huán)節(jié)。

2.2 指標(biāo)體系建立

模型構(gòu)建是否合理，評(píng)價(jià)指標(biāo)顯得尤為關(guān)鍵。通過對(duì)部分地市供電局相關(guān)業(yè)務(wù)人員的訪談及相關(guān)數(shù)據(jù)分析，歸納總結(jié)出停復(fù)電判定指標(biāo)體系。

停復(fù)電判定指標(biāo)體系設(shè)計(jì)原則如下：(1) 評(píng)價(jià)指標(biāo)能真實(shí)反映停復(fù)電狀態(tài)。(2) 樣本數(shù)據(jù)方便采集，即評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)能從系統(tǒng)獲得。

在與業(yè)務(wù)人員深入溝通及反復(fù)分析歷史停復(fù)電案例的基礎(chǔ)上，初步確立了停復(fù)電判定指標(biāo)體系，共包括6個(gè)指標(biāo)，如圖2所示。

圖2 停復(fù)電判定指標(biāo)體系

(1) 計(jì)劃停電：采樣范圍內(nèi)是否計(jì)劃停電，數(shù)據(jù)來源于營配系統(tǒng)。(2) 停電告警數(shù)：采樣范圍內(nèi)停電告警次數(shù)。(3) 上電告警數(shù)：采樣范圍內(nèi)上電告警次數(shù)。(4) 運(yùn)行數(shù)據(jù)：采樣范圍內(nèi)是否有運(yùn)行數(shù)據(jù)，如A、B、C相電流，A、B、C相電壓等。(5) 時(shí)鐘狀態(tài)：最近一次時(shí)鐘對(duì)時(shí)，時(shí)鐘狀態(tài)分3種情況：1) 歸零；2) 匹配(與計(jì)劃停電時(shí)長一致，但時(shí)鐘停擺)；3) 正常。(6) 同線路下停電狀態(tài)：同一線路下是否有多個(gè)終端在同一時(shí)刻停電，分為：1) 一致；2) 不一致。

2.3 模型構(gòu)建

停復(fù)電判定可通過構(gòu)建分類預(yù)測(cè)模型來實(shí)現(xiàn)，比較常用的分類預(yù)測(cè)模型有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。本項(xiàng)目主要基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FNN)進(jìn)行停復(fù)電建模，流程如圖3所示。

圖3 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模流程

針對(duì)本項(xiàng)目的實(shí)際情況，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層說明如下：

第1層：輸入層，本項(xiàng)目中輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為6，即對(duì)應(yīng)6個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)影響停復(fù)電判定的6個(gè)指標(biāo)(見圖2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系)。

第2層：模糊化層，本項(xiàng)目中輸入變量共6個(gè)(X1，X2，…，X6)，將每個(gè)輸入變量劃分為3個(gè)模糊度(即模糊集合Ai，當(dāng)i=1，2，3時(shí))，6個(gè)變量共劃分為6×3=18個(gè)模糊度，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的激活函數(shù)分別為輸入變量Xi的各個(gè)模糊度的隸屬度函數(shù)(即μA(x)，當(dāng)i=1，2，…，m時(shí))，其輸出分別為輸入變量Xi的各個(gè)模糊度的隸屬度函數(shù)值，是[0，1]之間的值。

……

本項(xiàng)目中，隸屬度函數(shù)μA(x)采用高斯函數(shù)：

其中，c為隸屬度函數(shù)的中心；σ為隸屬度函數(shù)的寬度。建模開始時(shí)，c和σ通過隨機(jī)函數(shù)初始化，之后在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程中不斷修正調(diào)整，直至穩(wěn)定。

第3層：模糊推理層，該層每個(gè)節(jié)點(diǎn)只與第二層中每個(gè)節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)等相連，共有節(jié)點(diǎn)數(shù)為6個(gè)3相乘，也就是有6個(gè)3相乘條規(guī)則。

第4層：去模糊化層，節(jié)點(diǎn)數(shù)為輸出變量模糊度劃分的個(gè)數(shù)，本項(xiàng)目為2，即對(duì)應(yīng)總體評(píng)價(jià)的2個(gè)類別：停復(fù)電和非停復(fù)電。該層與第3層的連接為全互連。

第5層：輸出層，該層將第4層各個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出轉(zhuǎn)換為輸出變量的精確值。該層節(jié)點(diǎn)數(shù)為輸出變量的個(gè)數(shù)，本項(xiàng)目為1個(gè)，即是否停復(fù)電。

本項(xiàng)目中可選擇部分?jǐn)?shù)據(jù)作為驗(yàn)證樣本進(jìn)行模型的評(píng)價(jià)驗(yàn)證，模型建立起來之后，即可發(fā)布模型，并設(shè)定好模型定時(shí)執(zhí)行的時(shí)間計(jì)劃。

3 結(jié)語

本文提出了客戶停電時(shí)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)及停復(fù)電判定模型?？蛻敉ｋ姇r(shí)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)標(biāo)志著計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化水平的縱深發(fā)展，現(xiàn)今計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)已不僅僅是自動(dòng)抄表的系統(tǒng)，還是線損統(tǒng)計(jì)分析、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、需求側(cè)管理、調(diào)度管理、停電時(shí)間自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和營銷決策等業(yè)務(wù)的重要技術(shù)支撐系統(tǒng)。

基于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘功能，能使企業(yè)將統(tǒng)一的電網(wǎng)設(shè)備和客戶信息、基礎(chǔ)資料和拓?fù)潢P(guān)系與業(yè)務(wù)高度融合，實(shí)現(xiàn)停復(fù)電時(shí)間數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與處理、自動(dòng)分類統(tǒng)計(jì)、智能預(yù)測(cè)與分析等核心功能。

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2014-08-26

李朔宇(1979—)，男，湖南雙峰人，工程師，從事電力營銷、計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)研究工作。