電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)的建立

馬曉奇，王 珺，徐婷婷，王 丹，趙旭亮，劉志超

（遼寧省計量中心，沈陽 110000）

電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)的建立

馬曉奇，王 珺，徐婷婷，王 丹，趙旭亮，劉志超

（遼寧省計量中心，沈陽 110000）

本文在大量調(diào)研智能電能表業(yè)務數(shù)據(jù)的基礎上，基于大數(shù)據(jù)技術，設計了一套電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)。系統(tǒng)可根據(jù)電能計量器具采集的相關數(shù)據(jù)生成輔助決策，并以多種方式實時展現(xiàn)決策結果與預警信息，實現(xiàn)對電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督和管控。本文重點對該系統(tǒng)架構、硬件部署、建設重點進行了研究，對電能計量器具質(zhì)量提升有著一定意義。

電能計量器具；質(zhì)量監(jiān)督；自動預警

1 引言

電能計量作為一項基礎性的工作，其量值的準確可靠直接影響到電能供用雙方的經(jīng)濟利益[1]。國網(wǎng)公司明確要求對電能計量器具招標前、到貨前、到貨后、運行中等全壽命周期環(huán)節(jié)進行嚴格的質(zhì)量管控,以保障電能計量的公平性和公正性。目前，電能計量器具現(xiàn)場安全穩(wěn)定運行面臨著許多挑戰(zhàn)，電能計量器具現(xiàn)場環(huán)境無法預估，可能造成的智能電能表故障種類繁多。面對日益復雜的電能計量器具運行環(huán)境，運用大數(shù)據(jù)分析技術對各類海量數(shù)據(jù)進行分析，將有助于提升電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警能力和風險應急處置能力。將大數(shù)據(jù)技術與電能計量器具質(zhì)量預警的實際需求有機結合起來，可以充分利用大數(shù)據(jù)分析的技術優(yōu)勢，將大數(shù)據(jù)技術融入電能計量器具質(zhì)量管理，深挖各類數(shù)據(jù)的價值，提升電能計量器具質(zhì)量風險預警能力，為電能計量器具質(zhì)量管控提供有力的參考依據(jù)。

2 電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)

電能計量器具大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出量大、類別多等特點，涵蓋了廣大的用戶。電能計量器具大數(shù)據(jù)的種類要包括結構化數(shù)據(jù)、半結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)[2]，其中結構化數(shù)據(jù)主要為各計量點基本情況、負荷類型等，半結構化數(shù)據(jù)包括運行口志、HTML和XML等數(shù)據(jù)，非結構化數(shù)據(jù)包括文件、圖片、視頻和音頻等數(shù)據(jù)。電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)就是要利用以上各類數(shù)據(jù)，從中挖掘出有價值的數(shù)據(jù)，分析其中的關聯(lián)性和因果性，通過采集、存儲、加工、轉(zhuǎn)換、計算、分析、挖掘等過程，最終為電能計量器具預警提供可靠的參考依據(jù)，達到智能化、自動化的電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督預警要求。

2.1 系統(tǒng)功能定位

基于大數(shù)據(jù)分析的電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)主要作用，就是綜合收集電能計量器具質(zhì)量涉及的各類數(shù)據(jù)信息，并依據(jù)電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督規(guī)范要求按照預警判據(jù)進行分析和預警，從而為電能計量器具安全穩(wěn)定運行提供強有力的支撐。其工作過程應涉及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、結論驗證、結論發(fā)布等環(huán)節(jié)，使電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督人員可以通過系統(tǒng)對各類負荷點計量器具種類、電能計量器具輪換情況、電能計量器具現(xiàn)場環(huán)境氣候影響、突發(fā)事件等數(shù)據(jù)的綜合分析，依據(jù)不同的數(shù)據(jù)算法得出具有較高參考價值的預警信息并給出相關的輔助決策，從而為正式發(fā)布和展示電能計量器具質(zhì)量預警信息提供依據(jù)?；谝陨戏治?，建設電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)就是要實現(xiàn)對電能計量器具質(zhì)量預警相關數(shù)據(jù)的采集、分析、挖掘和預警信息發(fā)布等功能，具體如下：

（1）數(shù)據(jù)的采集和共享。目前國家電網(wǎng)公司已建立了涵蓋電能計量器具運行、電能計量器具輪換計劃、資產(chǎn)管理等專業(yè)信息系統(tǒng)，如MDS，SG186等重要信息系統(tǒng)[3]，因此電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)應該通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心接口級聯(lián)，實現(xiàn)和以上信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通，以便能對相關系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)進行采集，達到數(shù)據(jù)共享的目的。

（2）數(shù)據(jù)的挖掘和分析。面對海量的數(shù)據(jù)信息，應該根據(jù)與電能計量器具質(zhì)量的關聯(lián)程度對信息進行分類，通過不同的風險預警管理策略實現(xiàn)對不同應用場景下的數(shù)據(jù)分析。例如，當分析某類型計量器具故障的風險時，可以采集該類計量器具所在臺區(qū)的運行參數(shù)情況、輪換情況、地理信息、計量點負荷信息等數(shù)據(jù)，按照風險權重進行綜合分析以甄別有用信息，明確各類信息與電能計量器具質(zhì)量之間的關系，從而為電能計量器具質(zhì)量預警提供參考。

（3）預警的判定和輔助決策。結合電能計量器具質(zhì)量管理制度和電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督辦法等相關要求，利用相關算法通過軟件編程明確其中的關聯(lián)性和因果性，形成預警判別依據(jù)、相應的解決辦法和輔助決策，對挖掘的數(shù)據(jù)全面分析后，得到電能計量器具質(zhì)量預警結論并給出相應的輔助決策。

（4）預警的發(fā)布和展示。結合系統(tǒng)給出的電能計量器具質(zhì)量預警結論和輔助決策，經(jīng)過人工分析和確認后進行發(fā)布，同時在系統(tǒng)中對預警結論和輔助決策進行實時展示。

2.2 系統(tǒng)功能架構

2.2.1 總體功能架構

電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)整體架構可采用基于SOA的服務架構，服務端采用Java技術，客戶端采用HTML/JavaScript/Flex等B/S展現(xiàn)技術進行開發(fā)。功能上應包括系統(tǒng)接口模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、預警生成模塊，可以完成對電能計量器具質(zhì)量大數(shù)據(jù)的采集、存儲、挖掘和分析。如圖1所示，電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)通過與現(xiàn)有各信息系統(tǒng)的接口，數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)對MDS、SG186等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，以上數(shù)據(jù)包含了設備的地理信息、資產(chǎn)信息、計量器具運行參數(shù)情況、故障報表等基本數(shù)據(jù)，再結合輪換情況、計量點負荷信息等關聯(lián)信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的處理，再通過預警判斷、預警生成、預警自我診斷等階段，實現(xiàn)電網(wǎng)預警信息的自動發(fā)布。

圖1 總體功能構架示意圖

2.2.2 硬件部署

依據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護原則，電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)在安全策略上仍然要遵循“安全分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證”的基本原則，由于該系統(tǒng)的應用部分主要歸屬于信息管理大區(qū)，因此需要通過安裝電力專用橫向安全隔離裝置來提高安全性。同時該系統(tǒng)應遵循統(tǒng)一的應用集成技術架構和技術標準，以實現(xiàn)和外部數(shù)據(jù)系統(tǒng)的互聯(lián)互通。如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件部署示意圖

3 系統(tǒng)實施策略

3.1 系統(tǒng)前期實施策略

借助信息化項目管理手段，在電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)建設前期應首先進行功能定位，明確該系統(tǒng)建設目的，因此應遵循系統(tǒng)的統(tǒng)一性和標準性原則，在此條件下公司可以結合區(qū)域特性進行一定的特定功能的開發(fā)。在具體實施環(huán)節(jié)一般可以分為以下幾個步驟。

（1）前期準備階段。根據(jù)系統(tǒng)建設要求，成立調(diào)研、需求分析、開發(fā)等聯(lián)合部門組成的項目組，全面了解各部門的需求，強化項目成員單位間的責任，制定項目初步實施方案。

（2）系統(tǒng)部署階段。根據(jù)系統(tǒng)的硬件部署，進行數(shù)據(jù)處理設備和預警平臺設備的采購及硬件安裝。在建設初期，工作人員應充分領會系統(tǒng)的技術構架、物理結構、設備連接方式等，在廠商的協(xié)助下進行硬件設備搭建，并進行必要的聯(lián)調(diào)測試。

（3）基礎數(shù)據(jù)采集階段。在完成與重要系統(tǒng)的接口開發(fā)后，應進行重要數(shù)據(jù)信息的導入和驗證，確保系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)正確和完備，為后期數(shù)據(jù)采集、分析和挖掘奠定數(shù)據(jù)基礎平臺，同時應結合電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督預警的要求形成預警判據(jù)。該工作是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)，在數(shù)據(jù)錄入時應遵循統(tǒng)一的標準和及時同步，避免后期反復修改數(shù)據(jù)庫中的基礎數(shù)據(jù)。

（4）功能測試階段。根據(jù)既定的系統(tǒng)功能，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等基本功能進行分析，同時應比對氣候影響、電能計量器具輪換情況、計量點負荷信息等數(shù)據(jù)的同步性，確保生成的預警信息能貼近實際情況。此階段應包括模塊功能測試和系統(tǒng)功能測試，確保各個模塊和整個系統(tǒng)的功能滿足設計要求。

（5）正式投運階段。在試運行3個月，系統(tǒng)功能穩(wěn)定后，可進入正式應用階段，在實際使用過程中進行功能完善和系統(tǒng)漏洞常規(guī)修復。

3.2 系統(tǒng)后期重點實施

電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)量較大，需要級聯(lián)的系統(tǒng)較多，同時需要和不同的專業(yè)部門進行橫向協(xié)同，因此在該系統(tǒng)的后期建設中，應重點注意以下問題：

（1）加強安全防護，提高系統(tǒng)的安全可靠性。考慮到該系統(tǒng)在電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督管理中的作用，因此在系統(tǒng)建成后，應加強系統(tǒng)自身安全可靠性的管理，要針對硬件和軟件制定相應的應急預案，規(guī)范數(shù)據(jù)接入標準，及時按照信息系統(tǒng)管理辦法對系統(tǒng)硬件和軟件進行必要的功能升級。

（2）要及時更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)保鮮。電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)得出的最終結論是依據(jù)電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督的各類數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)是實時變化的，因此要加強各部門間的溝通，定期開展數(shù)據(jù)治理和判斷依據(jù)的更新和維護，以確?；A數(shù)據(jù)庫的正確和完備。

（3）加強與各系統(tǒng)間的接口開發(fā)。由于該系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)均來自于現(xiàn)有系統(tǒng)中，因此需要結合功能需求對現(xiàn)有系統(tǒng)進行功能開發(fā)，在開發(fā)時應全面考慮，以避免后期重復工作，同時也應兼顧后期系統(tǒng)的功能完善。

4 結束語

本文將大數(shù)據(jù)分析技術應用在電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督預警管理工作中，設計了一套電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過各類海量數(shù)據(jù)的挖掘和分析，提取與預警相關的有用信息，根據(jù)相關數(shù)據(jù)生成預警結論和輔助決策，并實時展現(xiàn)決策結果與預警信息，有效提高電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督管控，極大地提升電能計量器具質(zhì)量監(jiān)督自動預警能力和風險應急處置能力。

[1] 劉欣，孫辰軍，王云佳．信息安個風險預警管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]．河北電力技術，2014, 33(6): 14-16

[2] 張伯明，吳素農(nóng)，蔡斌．電網(wǎng)控制中心安個預警和決策支持系統(tǒng)設[J]．電力系統(tǒng)自動化，2006, 30(6): 1-5

Establishment of Automatic Early Warning System for Quality Supervision of Electric Energy Metering Apparatus

Ma Xiaoqi, Wang Jun, Xu Tingting, Wang Dan, Zhao Xuliang, Liu Zhichao
(Measuring Center of Liaoning Province, Shenyang, 110000)

In this paper, based on a large number of intelligent energy meter business data, based on large data technology, designed a set of energy measurement equipment quality supervision automatic early warning system. The system can generate the auxiliary decision based on the real-time business data of the electric energy measuring instrument, and realizes the decision result and the warning information in real time to realize the quality supervision and control of the electric energy measuring instrument. This paper focuses on the system architecture, hardware deployment, construction focus of the study, for the quality of energy measurement equipment has a guiding significance.

Electric energy measuring instruments; Quality supervision; Automatic warning

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.03.007

TM93，TB971文獻標示碼：B

1672-7274（2017）03-0026-03