基于計量自動化系統(tǒng)中智能電表的數(shù)據(jù)應用分析

沈洛齊

摘? 要：計量自動化系統(tǒng)能實現(xiàn)自動化計量功能，智能電表的廣泛應用其中也能提高系統(tǒng)的計量智能化水平。本文重點分析了計量自動化系統(tǒng)的內(nèi)涵與智能電表的原理與特征，以及計量自動化系統(tǒng)中智能電表的數(shù)據(jù)應用。

關(guān)鍵詞：計量自動化系統(tǒng);智能電表;數(shù)據(jù)應用

1? 計量自動化系統(tǒng)內(nèi)涵

計量自動化系統(tǒng)主要是供電企業(yè)對電力用戶的相關(guān)用電信息的數(shù)據(jù)采集、分析、處理與動態(tài)監(jiān)測的一個綜合系統(tǒng)。計量自動化系統(tǒng)妥善地結(jié)合了數(shù)字通訊技術(shù)、信息化技術(shù)等，通過依賴于兩大技術(shù)達到對電力用戶相關(guān)數(shù)據(jù)、信息等的自動化采集、分析，最終實現(xiàn)自動化管理的目標，也能實現(xiàn)對用電客戶相關(guān)用電信息、用電行為的深入剖析與異常故障的監(jiān)測，也能達到對電能質(zhì)量的深入分析與預測，實現(xiàn)智能化用電設(shè)備數(shù)據(jù)、信息等的交流、互動，達到對用戶數(shù)據(jù)的信息自動化管理。

2? 智能電表運行原理與特征

智能化電表是由各種現(xiàn)代科技支持下形成的智能化計量設(shè)備，具體包括：通訊技術(shù)、計算機技術(shù)、測量技術(shù)等，在配設(shè)好計量設(shè)備的基礎(chǔ)上來對電力信息數(shù)據(jù)加以收集、分析與管理。智能化電表的一大運行原理為：基于A/D轉(zhuǎn)換器、計量芯片等來實施對用戶的電流、電壓數(shù)據(jù)等的采集，并借助CPB來科學地分析、處理所此采集的數(shù)據(jù)，以此來到達到對正向、反向電能數(shù)據(jù)等的計量，也能實現(xiàn)波峰、波谷等電能數(shù)據(jù)的計算，各個象限電能數(shù)據(jù)的計量與運算等，再借助通訊系統(tǒng)、屏幕顯示系統(tǒng)等來傳輸、顯示電能數(shù)據(jù)。

智能電表實際運行中體現(xiàn)出以下特征：第一，功耗小。因為智能電表對應的電子電路元件屬于集成化元件，而且智能化電表的功耗通常在0.16-0.17W范圍內(nèi)，和傳統(tǒng)感應式電表功耗則要更小。第二，計量精度則較高。目前，智能電表的計量精準度通常達到1級，隨著科學技術(shù)的全新發(fā)展，計量誤差也勢必在持續(xù)地縮小。第三，智能電表體積小，功能健全，從而發(fā)揮遠程抄表、防竊電功能等多項功能。

3? 智能電表數(shù)據(jù)分析方法

3.1 相關(guān)分析

所謂的 “相關(guān)性分析”主要指的是分析各個現(xiàn)象之間有無關(guān)聯(lián)，屬于數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法和手段，具體涵蓋：線性相關(guān)分析與偏相關(guān)分析，其中線性相關(guān)分析最為常應用于智能電表數(shù)據(jù)分析中，主要負責剖析兩大變量間的關(guān)聯(lián)度，通常用系數(shù)R來表示，可以根據(jù)溫度與負荷之間的關(guān)聯(lián)，參照天氣情況、特點等來預測負荷的高峰值，或者參照智能電表的現(xiàn)實電壓測量數(shù)值來研究某組電能表的相關(guān)性。

3.2 聚類分析

所謂的聚類分析就會根據(jù)特定的標準來搜集關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)，例如：電表可以參照聚類分析來全面地剖析出變壓器的負荷大小，虛擬電能表也能聚類擁有同樣屬性的電表數(shù)據(jù)，一種具有代表性的虛擬電表主要借助聚類電能表對應組織區(qū)域研究與區(qū)域規(guī)劃。

3.3 異常分析

所謂的異常分析則指的是對任何異常情況、異常問題等實施的原因追蹤、調(diào)查，是一種十分重要的原因追蹤手段。異常分析特別適合于用電異常的分析以及設(shè)備故障、問題等的診斷與排查，在這兩大方面都能給予積極的支持作用。例如：變壓器發(fā)生故障之前，可以對其關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)來實施全面地統(tǒng)計、分析，也能對數(shù)據(jù)進行抽樣調(diào)查、建模，從中科學地預測、分析變壓器存在的故障和問題，從而決定是否需檢修與更換。

3.4 趨勢分析

趨勢分析則是對一個特定趨勢展開的分析與探究，具體方法為：對比不同期限連續(xù)數(shù)據(jù)、指標等，從中得到其中的增減變化幅度、浮動趨勢等，以此來展示整個事物的浮動趨勢與變化規(guī)律，進而對其中的規(guī)律、趨勢等做出深入地探究和分析。在智能電表數(shù)據(jù)分析方式中，趨勢分析具有一定的代表性，屬于相對簡單、直接的分析方式，也就是參照幾條趨勢曲線在相同時間內(nèi)所體現(xiàn)出的用戶用電量比例數(shù)據(jù)以及環(huán)比數(shù)據(jù)等，來對趨勢等做出的合理分析。當設(shè)備發(fā)生故障前會在趨勢模型中有所體現(xiàn)，從而更加及時地的辨認各個部件是否存在故障和問題。

4? 計量自動化系統(tǒng)中智能電表的數(shù)據(jù)應用

計量自動化系統(tǒng)內(nèi)部融入了計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、電能技術(shù)等，基于這些技術(shù)來對日常的用電量、電力數(shù)據(jù)等實施定時采集與分析，依賴于智能電表數(shù)據(jù)過程中能讓計量自動化系統(tǒng)逐漸走向完善、走向科學，也能科學地分析用電效率，也能積極地排查用電故障，而且也能全面、深入地分析智能表收集的數(shù)據(jù)，也能最大程度地利用信道資源，也能科學地運用電能表的數(shù)據(jù)來剖析所設(shè)置的數(shù)據(jù)，也能以此為基礎(chǔ)來分析自動化主站與配套設(shè)施。

4.1信道資源

應在現(xiàn)場擇取幾個臺區(qū)，從而對電力線路載波信道的運行狀態(tài)等來加以測試，具體為：①臺區(qū)編號1表計數(shù)量50個，每小時抄讀用時0.9，信道利用率為3.75%;②臺區(qū)編號2表計數(shù)量102個，每小時抄讀用時2.1，信道利用率為8.75%;③臺區(qū)編號3表計數(shù)量421個，每小時抄讀用時4.3，信道利用率為17.92%?？梢钥闯觯撼耆諆鼋Y(jié)電量數(shù)據(jù)以后，余下的時間信道一般處于空閑狀態(tài)，意味著信道中有充裕的余量，從而為數(shù)據(jù)的抄錄創(chuàng)造足夠的信道資源。臺區(qū)不同，對應的抄表速率也有所差異，例如：臺區(qū)1的抄讀速率達到1.08min/塊，臺區(qū)2的數(shù)據(jù)抄讀速率則達到1.24min/塊，對應的臺區(qū)3抄讀速率達到0.61min/塊。因為不同臺區(qū)對應的抄表速率各不相同，這就使得電表數(shù)據(jù)抄表效率也有所差異，現(xiàn)實要圍繞空閑時段載波信道來對應分析各個臺區(qū)對載波信道的運用程度與使用效率，根據(jù)臺區(qū)用戶的規(guī)模、大小等來選擇適合于現(xiàn)場臺區(qū)的數(shù)據(jù)抄讀方案。

4.2客戶行為分析

透過系統(tǒng)所提供的負荷曲線，能更加理性、清晰地看出不同用戶的用電消費情況，他們的消費行為，并能對他們未來的消費趨勢做出合理地預測和判斷，這是因為智能化電表數(shù)據(jù)提供了全方位、到位的用戶消費數(shù)據(jù)、用電數(shù)據(jù)以及其他方面的數(shù)據(jù)，例如：即便是間隔15分的功率與電壓參數(shù)、電量參數(shù)等也能清晰地呈現(xiàn)出現(xiàn)，而且有著相似消費習慣的用戶也能得到類似的用戶負荷分布圖，從而參照負荷分布特征來對負荷實施科學地歸類，這樣就能實現(xiàn)供電企業(yè)對用戶的分類管理，減輕管理負擔，也可以圍繞某一類別的用戶來對應編制運營管理制度和措施，電網(wǎng)波峰與波谷時段來反復地疊加用戶的負荷曲線，從中大規(guī)模、大范圍地呈現(xiàn)出用戶的用電細節(jié)，也能精準、科學地計算波峰時期各個用戶的電能費用，也可以高效地估算出用戶錯峰的現(xiàn)實潛能，根據(jù)智能化電表所提供的數(shù)據(jù)來深入地分析用戶的用電行為，以此來最大程度地支持和帶動需求側(cè)的管理，從而有效地抑制負荷峰值，全面提升電網(wǎng)系統(tǒng)資產(chǎn)的綜合利用效率。

4.3 全面到位的數(shù)據(jù)分析

（1）零線電流與火線電流的數(shù)據(jù)

智能計量系統(tǒng)能夠準確地查看來自于零線電流、火線電流等的數(shù)據(jù)，進而高效地識別用戶行為是否存在異?；蚱渌麊栴}，當看到火線電流相對于零線電流更小，意味著用戶可能出現(xiàn)了非法竊電現(xiàn)象，是在刻意地破壞火線電流，發(fā)揮智能系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)獲取功能，能科學地剖析出零線、火線等的電流數(shù)據(jù)，從中識別任何的非法現(xiàn)象，當發(fā)現(xiàn)火線電流超出零線電流時，意味著電路中出現(xiàn)了電流泄露問題，進而造成用戶的用電量與現(xiàn)實出現(xiàn)差池，進而影響到其他用戶的安全用電。

（2）開表蓋數(shù)據(jù)

開表蓋數(shù)據(jù)是非法竊電數(shù)據(jù)排查工作中最為準確的依據(jù)。之前的確定通過開表蓋來改進、升級竊電行為檢查，一般要深入現(xiàn)場來拆開表蓋才能真正地獲得數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象不僅會增加工作量，還會影響計量的準確度。對此，借助遠程監(jiān)測系統(tǒng)，對一切開表數(shù)據(jù)做出遠程記錄與獲取，數(shù)據(jù)中心以及主站系統(tǒng)就能對非法竊電行為做出準確地判斷，從而提高了故障排查效率，也能及時地識別非法竊電現(xiàn)象。

（3）時鐘電壓數(shù)據(jù)的應用

參照電能表在現(xiàn)場的工作狀態(tài)、運轉(zhuǎn)情況，時鐘電池欠壓的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，一旦時鐘發(fā)生欠壓問題，則將導致智能電表發(fā)生時鐘數(shù)據(jù)不準確的問題，從而導致日凍結(jié)問題叢生。對于此問題，現(xiàn)階段此問題的解決方法依然有限，任何異?；騿栴}的出現(xiàn)都需要接受人為地處理，期間會浪費時間，也將使得計量的準確程度難以預測。若是可以遠距離地對電表的電壓、數(shù)據(jù)等做出檢測、監(jiān)督，則可以有效地確保運行效率。

（4）表計電壓數(shù)據(jù)的應用

智能電表可以高效地記錄不同用戶的電壓數(shù)據(jù)，參照這些數(shù)據(jù)可以勾畫出一條電壓曲線，當臺區(qū)用戶數(shù)量較多、線路較長時，用電高峰時段則將呈現(xiàn)出末端用戶電壓較低的問題，然而，目前采用的監(jiān)測模式一般要增設(shè)監(jiān)控裝置，必然增加了成本，對此可以憑借主站自動地采集來自于智能電表中所記錄的電壓數(shù)據(jù)以及相關(guān)曲線等加以分析，從而為生產(chǎn)部門對低壓臺區(qū)電費的治理提供信息和數(shù)據(jù)。

4.4 網(wǎng)損分析

當前，配網(wǎng)網(wǎng)損計算與分析出現(xiàn)了供電數(shù)和售電數(shù)日期不一致的現(xiàn)象，成因為不同電壓等級的售電量有著不同的抄表時間，和供電量的現(xiàn)實結(jié)算時間也有所差異，借助于智能化電表則可以讓供電企業(yè)及時地得到來自于饋線、變壓器、相關(guān)用戶等的同期數(shù)據(jù)，對應獲得同期的線損數(shù)據(jù)，這樣就能讓計量結(jié)果更為精準、客觀。同時，網(wǎng)損計算周期也存在一定的問題，日前的網(wǎng)損分析一般以月為電位進行，必然有著滯后性特點，難以精準地確定損耗率科學與否，而且網(wǎng)損也會隨著客觀用電量、環(huán)境氣候等因素的變化而變化，智能電表由于采集間隔達到15分鐘，可以將每月一次的網(wǎng)損分析控制在15分鐘級別，也能對所關(guān)心的某一用戶也設(shè)計成5分鐘間隔時間，從而更加高效地提供動態(tài)的、精準的測量數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)是否存在故障、問題或異常。

5? 結(jié)語

計量自動化系統(tǒng)中運用智能電表能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集與計量，從而達到數(shù)據(jù)信息的遠程化計量，然而，自動化系統(tǒng)依然需要不斷地完善計量模式，應將電能數(shù)據(jù)延伸至計量自動化系統(tǒng)中，從而提高電力能源的計量水平。

參考文獻：

[1] 孫禔.電能計量新技術(shù)與應用[M].中國電力出版社，2010.

[2] 宗建華.智能電能表[M].中國電力出版社，2010.