基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的供電服務(wù)質(zhì)量提升研究

崔靜安，周 通，趙紅慶，盧 慧，鐘金柱，周初南

(1.國網(wǎng)西安供電公司，陜西 西安 710000；2.北京許繼電器有限公司，北京 100000)

基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的供電服務(wù)質(zhì)量提升研究

崔靜安1，周 通1，趙紅慶1，盧 慧1，鐘金柱2，周初南2

(1.國網(wǎng)西安供電公司，陜西 西安 710000；2.北京許繼電器有限公司，北京 100000)

為了提升供電服務(wù)質(zhì)量，文中基于可視化技術(shù)和C/S架構(gòu)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)，設(shè)計并實現(xiàn)了集數(shù)據(jù)導(dǎo)入、整理、分析預(yù)測和可視化等功能于一體的電力運營數(shù)據(jù)可視化及分析平臺。該平臺經(jīng)過測試，實際運行效果良好，能實現(xiàn)基礎(chǔ)的電網(wǎng)運行狀況監(jiān)控工作，并能對報修情況進行統(tǒng)計、分析和預(yù)測，力求從根本上對供電服務(wù)質(zhì)量進行改善并提高，能為相關(guān)電力運營數(shù)據(jù)可視化及分析平臺的設(shè)計提供技術(shù)支持。

電力運營；供電服務(wù)質(zhì)量；可視化技術(shù)；C/S架構(gòu)；地理信息系統(tǒng)

電網(wǎng)是我國最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是國家和人民生產(chǎn)和生活質(zhì)量的重要保障，因此對其進行及時、有效的監(jiān)控以提供較高的供電質(zhì)量尤為重要[1-2]。加上近年來國家建設(shè)和人民用電需求的不斷增加，相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備和數(shù)據(jù)采集量需求也大幅提升，對電網(wǎng)維護人員的設(shè)備維護以及報修信息處理能力也提出了不小的挑戰(zhàn)[3-4]。

為了保障國家和人們的正常作業(yè)供電，提升供電服務(wù)質(zhì)量，本文基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和C/S架構(gòu)，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)，設(shè)計并實現(xiàn)了集數(shù)據(jù)導(dǎo)入、整理、分析、預(yù)測和可視化等功能的電力運營數(shù)據(jù)可視化及分析平臺。經(jīng)過測試，該平臺能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行狀況進行有效監(jiān)控，并能對報修情況進行統(tǒng)計、分析和預(yù)測，從而有效提高供電質(zhì)量，具有一定的參考價值。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示，為本文設(shè)計的電力運營數(shù)據(jù)可視化及分析平臺。該平臺基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和C/S架構(gòu)，包含了數(shù)據(jù)導(dǎo)入、整理、分析、預(yù)測和可視化共5個功能模塊[5-7]。其中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計采用的是SQLServer2014，GIS平臺為GMap(開源平臺，相關(guān)離線地圖數(shù)據(jù)直接采用高德地圖數(shù)據(jù))，開發(fā)和實現(xiàn)平臺為Windows Server 2008[8-12]。值得注意的是，本文使用的電力運營數(shù)據(jù)源來自營銷基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺、PMS系統(tǒng)、一次線路線下數(shù)據(jù)和停電計劃線下數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)范圍涵蓋了營銷95598工單數(shù)據(jù)、線路地理位置數(shù)據(jù)、臺區(qū)數(shù)據(jù)和停電或有序用電計劃數(shù)據(jù)[13-15]。

圖1 本文設(shè)計的電力運營數(shù)據(jù)可視化及分析平臺架構(gòu)示意圖

2 功能模塊

2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

在人為導(dǎo)入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)會對數(shù)據(jù)進行整理、抓取并存儲到數(shù)據(jù)庫。本文并不根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)(95598，PMS等)做接口，所有數(shù)據(jù)均采用導(dǎo)入的方式進入系統(tǒng)。此外，采用的開放數(shù)據(jù)庫，可以提供數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)及表定義，便于用戶通過數(shù)據(jù)庫直接批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)。以計量點數(shù)據(jù)為例，部分見表1。將臺區(qū)的基本數(shù)據(jù)(ID，序號，名稱，地址等)導(dǎo)入平臺系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化并存儲至數(shù)據(jù)表內(nèi)。若臺區(qū)數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度缺失，系統(tǒng)可對數(shù)據(jù)初始化位置，也可借助人工手動方式在地圖上選點標注位置。

表1 計量點數(shù)據(jù)庫定義

2.2 數(shù)據(jù)整理

此模塊主要通過可視化的方式，將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)在C/S客戶端顯示并進行整理、修改甚至刪除無效數(shù)據(jù)等操作，并將處理后的數(shù)據(jù)作為GIS的數(shù)據(jù)源。

2.3 數(shù)據(jù)分析和預(yù)測

數(shù)據(jù)分析采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從眾多數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)并總結(jié)規(guī)律，過程依次為數(shù)據(jù)準備、規(guī)律尋找和可視化表示，為后續(xù)預(yù)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)預(yù)測根據(jù)已存在的報修及位置信息，按照預(yù)先設(shè)定的密度值(低于該值則正常運行)計算熱力圖(形成熱力圖即存在因各種原因?qū)е碌牟煌潭鹊漠惓?，通過在熱力圖內(nèi)的變壓器倒推分析在該報修的熱力圖形成前，該熱力圖內(nèi)所有的的變壓器的運行狀態(tài)，通過大量的數(shù)據(jù)模擬學(xué)習(xí)，找出變壓器負載在達到一定時，某一區(qū)域會存在不同密度的熱力圖。之后通過分析變壓器負載、計劃停電、實際停電與投訴數(shù)量和區(qū)域的趨勢關(guān)系對未來情況進行預(yù)測。

圖2 熱力圖示意圖

2.4 數(shù)據(jù)可視化

利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，開發(fā)供電服務(wù)質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化工具，將處理過的數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)集成方式，展現(xiàn)在電子地圖上，并對數(shù)據(jù)信息進行標注和解析，對展示的信息及數(shù)據(jù)進行分析和匯總，使數(shù)據(jù)能直觀的顯示出95598工單信息的分布、分類、所屬片區(qū)等信息。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)和運行結(jié)果

3.1 報修數(shù)據(jù)地圖顯示和分析

如圖3所示，即為本平臺在西安市運行的報修數(shù)據(jù)電子地圖顯示圖，從圖中可以清楚看到兩個地址顯示了兩條報修申請。此外，本平臺還可以選定區(qū)域進行報修顯示，如圖4所示。

圖3 本文平臺的報修數(shù)據(jù)電子地圖

圖4 本文平臺選定地區(qū)范圍報修數(shù)據(jù)電子地圖

3.2 計量點數(shù)據(jù)分析和顯示

本文平臺可對集中報修的選定區(qū)域內(nèi)的計量點進行電壓，電流，負載等數(shù)據(jù)情況分析，并可結(jié)合負載情況，查看某個時間段內(nèi)的運行情況，如圖5所示。首先，自由組合篩選條件進行分析；其次，對選定的計量點加載其負載情況，借助時間軸，可以查看某天內(nèi)的96個時間段內(nèi)的運行情況以進行輔助分析。其中，不同的顏色代表不同的采集值范圍區(qū)間。

圖5 本文平臺選定區(qū)域計量點數(shù)據(jù)分析結(jié)果

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和顯示

本平臺可對報修的數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，形成特定的報表，統(tǒng)計周期分為：年、季度、月、周以及日五個級別，通過篩選條件對分析數(shù)據(jù)進行篩選，形成特定的統(tǒng)計圖表。圖表支持點擊事件，層層查看，并可將篩選到的報修數(shù)據(jù)加載到地圖上進行分析。其中，以周報表為例，如圖6所示。

圖6 本文平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計周報表結(jié)果

3.4 數(shù)據(jù)分析

本平臺可對變壓器負荷百分比、停電情況等因素與用戶報修數(shù)量關(guān)系進行分析，并總結(jié)統(tǒng)計出各類異常在投訴中的權(quán)重占比。以變壓器負荷百分比為例，如下圖7所示。經(jīng)過對比分析后發(fā)現(xiàn)，變壓器80%負荷與投訴數(shù)量的關(guān)系倍數(shù)趨近于14.5倍。

圖7 達到80%負荷的變壓器數(shù)量和投訴量對比關(guān)系

3.5 數(shù)據(jù)預(yù)測

本平臺可根據(jù)某地變壓器負荷、天氣、用戶量等因素的歷史數(shù)據(jù)對實際報修、投訴量的占比，按權(quán)重進行綜合預(yù)測。最終實現(xiàn)對第二天或下一周、下一月的報修和投訴量的預(yù)測工作，見圖8～圖10，即為報修量趨勢預(yù)測、區(qū)縣預(yù)測對比和報修大類占比預(yù)測圖?？梢姳酒脚_很好的實現(xiàn)了對電網(wǎng)的監(jiān)控以及對供電服務(wù)質(zhì)量的分析、統(tǒng)計和預(yù)測工作，為實際電網(wǎng)的運行控制提供參考。

圖8 報修量趨勢預(yù)測

圖9 區(qū)縣預(yù)測對比(日內(nèi))

圖10 天氣趨勢和報修大類占比預(yù)測

4 結(jié)束語

為提升供電服務(wù)質(zhì)量，本文基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和C/S架構(gòu)，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)，設(shè)計并實現(xiàn)了集數(shù)據(jù)導(dǎo)入、整理、分析、預(yù)測和可視化等功能的電力運營數(shù)據(jù)可視化及分析平臺。經(jīng)過測試，該平臺除了能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)運行狀況的有效監(jiān)控外，還能實現(xiàn)對報修情況的統(tǒng)計、分析和預(yù)測工作，從根本上控制并改善供電服務(wù)質(zhì)量，為相關(guān)電力運營數(shù)據(jù)可視化及分析平臺的設(shè)計和實現(xiàn)提供了技術(shù)參考。

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Research on Power Service Quality Improvement Based on Data Visualization Technology

CUI Jingan1,ZHOU Tong1,ZHAO Hongqing1,LU Hui1,ZHONG Jinzhu2,ZHOU Chunan2

(1.State Grid Xi’an Power Supply Company,Xi’an 710000,China;2.Beijing XJ Electric Co. Ltd.,Beijing 100000,China)

In order to improve the quality of power supply service and combined with the geographic information system (GIS), a visualization and analysis platform of power operation data based on visualization technology and C / S architecture is designed and implemented. This platform includes data import, data collation, data analysis and forecasting as well as visualization. Being tested, the platform operates well and can not only monitor the operation of the power, but also summarize, analyze and predict the repair data, aiming to fundamentally adjust and improve the quality of power supply services and providing technical support for the design of the relevant visualization and analysis platform of power operation data.

power operation; the quality of power supply service; visualization technology;C/S architecture; geographic information system

2017- 10- 20

崔靜安(1968-)，男，碩士，高級工程師。研究方向：電力營銷。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.12.036

TP393

A

1007-7820(2017)12-139-04