基于實(shí)時(shí)位置共享的客戶(hù)停電故障快速響應(yīng)方法研究

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司 王圣竹 鄭 毅

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力需求量也呈現(xiàn)出了激增的趨勢(shì)，導(dǎo)致電力負(fù)荷加大的同時(shí)，使社會(huì)和客戶(hù)對(duì)供電系統(tǒng)的依賴(lài)程度愈加提高。然而，近年來(lái)自然災(zāi)害頻發(fā)導(dǎo)致供電不穩(wěn)定，同時(shí)由設(shè)備發(fā)生故障引起的停電事故頻率提高，對(duì)客戶(hù)用電及日常生活產(chǎn)生較大影響。

目前，我國(guó)的供電網(wǎng)絡(luò)因其老化設(shè)備較多且構(gòu)架薄弱的特點(diǎn)，發(fā)生故障的頻率較高，并且對(duì)于定位故障發(fā)生點(diǎn)多采用人工排查的方式，處理效率低下的同時(shí)也嚴(yán)重影響了供電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和用電客戶(hù)對(duì)供電穩(wěn)定的日益渴望。針對(duì)此類(lèi)現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)供電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，注重日常監(jiān)控，降低停電故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)停電故障發(fā)生后的修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，完善相應(yīng)的應(yīng)急啟動(dòng)方案和制度。此外，為保障供電的穩(wěn)定性，防范和減輕大面積停電事故帶來(lái)的負(fù)面影響。文獻(xiàn)[1]認(rèn)為快速對(duì)停電故障進(jìn)行響應(yīng)并采取合理的應(yīng)急措施，是優(yōu)化客戶(hù)停電故障管理的有效途徑；同時(shí)，要注重對(duì)引起停電故障的原因等具體信息進(jìn)行記錄，為未來(lái)更快地進(jìn)行客戶(hù)停電故障響應(yīng)提供經(jīng)驗(yàn)上的支持。

本文研究是在海量停電故障響應(yīng)數(shù)據(jù)及應(yīng)急方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)時(shí)位置共享技術(shù)，加快客戶(hù)停電故障的響應(yīng)效果。

1 基于實(shí)時(shí)位置共享平臺(tái)采集客戶(hù)數(shù)據(jù)

實(shí)時(shí)位置共享平臺(tái)與共享服務(wù)是基于位置的服務(wù)（Location Based Service,LBS）在社會(huì)服務(wù)中的重要應(yīng)用之一，不僅為人們的日常生活提供種種方便，而且還能在野外考察探險(xiǎn)、科學(xué)探索行動(dòng)及搶險(xiǎn)救災(zāi)等諸多領(lǐng)域發(fā)揮價(jià)值[2]。實(shí)時(shí)位置共享技術(shù)基于GPS定位實(shí)現(xiàn)，能夠在人與設(shè)備之間實(shí)時(shí)交互位置信息，確定人員或設(shè)備的實(shí)時(shí)位置，并根據(jù)需要提供相應(yīng)的服務(wù)。

將基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)位置共享技術(shù)和服務(wù)引入客戶(hù)停電故障響應(yīng)系統(tǒng)，利用通信基站之間的連接，實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和采集，并建立起采集平臺(tái)與用電客戶(hù)終端之間的有效溝通渠道。當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，智能通信設(shè)備層出不窮，其中包含海量的通信傳感器模塊，例如智能手機(jī)、WiFi還有藍(lán)牙設(shè)備等，都可以作為用電客戶(hù)移動(dòng)終端，成為實(shí)時(shí)位置信息數(shù)據(jù)采集的來(lái)源，當(dāng)移動(dòng)終端獲得設(shè)備本身的GPS位置數(shù)據(jù)后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)將用電客戶(hù)位置數(shù)據(jù)傳輸給平臺(tái)基站，平臺(tái)即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)用電客戶(hù)與平臺(tái)之間的實(shí)時(shí)位置共享。

2 分類(lèi)用電客戶(hù)地址

目前，在我國(guó)供電系統(tǒng)及電力行業(yè)中，用電客戶(hù)的地址數(shù)據(jù)和信息是最為基本的管理單元，也是供電輸送和分配過(guò)程的基礎(chǔ)[3]。目前，在我國(guó)的供電數(shù)據(jù)庫(kù)中，用電客戶(hù)的地址信息分割性較強(qiáng)，缺乏數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和層次，不能很好地形成關(guān)聯(lián)網(wǎng)，這也降低了停電故障后的定位和響應(yīng)速度。

在上文中利用實(shí)時(shí)位置共享平臺(tái)，基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采集客戶(hù)地址數(shù)據(jù)和位置信息后，為了將這些信息更好地用于停電故障后的響應(yīng)系統(tǒng)中，可以借助知識(shí)圖譜的建構(gòu)，對(duì)客戶(hù)位置中的關(guān)鍵信息進(jìn)行提取，再根據(jù)彼此的相似性進(jìn)行分類(lèi)，并形成邏輯系統(tǒng)，為日后迅速定位提供技術(shù)上的可能性。

建構(gòu)知識(shí)圖譜時(shí)利用關(guān)系串聯(lián)的方式和技術(shù)，將平臺(tái)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提取和標(biāo)記。其中P表示Property屬性，代表某個(gè)數(shù)據(jù)信息體的具體屬性集合；另一概念PV則表示Property Value，代表將此數(shù)據(jù)信息體的具體屬性細(xì)化為相應(yīng)的數(shù)值，并形成集合。運(yùn)用P與PV兩項(xiàng)指標(biāo)，可以將知識(shí)圖譜用下述公式表達(dá)：

公式（1）中，E代表某個(gè)特定的數(shù)據(jù)信息塊，PN為數(shù)據(jù)塊中N個(gè)P屬性的集合，PVN則是N個(gè)PV屬性數(shù)值的集合，由此可以得出數(shù)據(jù)塊E的知識(shí)圖譜表達(dá)。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中用電客戶(hù)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行知識(shí)圖譜表達(dá)處理之后，可以通過(guò)圖1中闡述的流程，對(duì)不同數(shù)據(jù)信息塊的屬性進(jìn)行提取和比對(duì)。

圖1 數(shù)據(jù)信息塊屬性提取流程

根據(jù)圖1中的流程，從數(shù)據(jù)信息塊中提取出的屬性知識(shí)圖譜經(jīng)過(guò)消歧消解的過(guò)程，精簡(jiǎn)信息屬性的同時(shí)，形成了用電客戶(hù)地址信息的結(jié)構(gòu)和層次，方便之后利用系統(tǒng)設(shè)定的具體標(biāo)準(zhǔn)對(duì)用電客戶(hù)地址進(jìn)行分類(lèi)。

針對(duì)不同層次的用電客戶(hù)地址，在采取差異性的分類(lèi)方法之前，要設(shè)立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分類(lèi)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從根本上確保后續(xù)利用用電客戶(hù)地址迅速鎖定停電故障位置的可靠性和準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，對(duì)于復(fù)雜地區(qū)或是多維層次的用電客戶(hù)地址信息，可以對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格化處理，采用“市＋縣＋鄉(xiāng)鎮(zhèn)＋…＋樓層＋房間號(hào)”的結(jié)構(gòu)化模式，形成對(duì)用電客戶(hù)地址數(shù)據(jù)的固定編碼體系。

3 寫(xiě)入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

目前，我國(guó)用電需求不斷上升，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采集的信息也呈現(xiàn)出種類(lèi)多樣、數(shù)量龐大、屬性復(fù)雜等特點(diǎn)。海量數(shù)據(jù)導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間縮小，判別和處理速度減慢，當(dāng)停電故障發(fā)生時(shí)，很難快速地調(diào)取所需的用電客戶(hù)信息以達(dá)到對(duì)客戶(hù)故障點(diǎn)的快速響應(yīng)。針對(duì)這一現(xiàn)狀，在上一節(jié)利用知識(shí)圖譜表達(dá)的方法，將采集到的用電客戶(hù)地址信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化層次分類(lèi)后，要將其寫(xiě)入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，建立用電客戶(hù)位置的專(zhuān)屬數(shù)據(jù)模塊，以便定位客戶(hù)停電故障時(shí)可以與其所在位置及時(shí)建立聯(lián)系，快速進(jìn)行響應(yīng)。

鑒于采集到的用電客戶(hù)地址信息及位置數(shù)據(jù)呈海量的特點(diǎn)，直接存儲(chǔ)不僅會(huì)造成電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的冗余，還會(huì)降低數(shù)據(jù)處理的速度，將數(shù)據(jù)先行壓縮處理再寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)是提高整個(gè)過(guò)程效率的有效方法和途徑[4]。目前，應(yīng)用范圍較廣的壓縮算法基本方式如下：

公式（2）中，Y表示上一次數(shù)據(jù)處理的結(jié)束點(diǎn)與數(shù)據(jù)記錄的最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的差值，T1與T2分別表示上一次數(shù)據(jù)處理結(jié)束點(diǎn)的屬性值和目前所在數(shù)據(jù)點(diǎn)的屬性值，α則為數(shù)據(jù)壓縮處理的定量系數(shù)。通過(guò)對(duì)已采集數(shù)據(jù)的壓縮處理，精簡(jiǎn)了用電客戶(hù)地址信息數(shù)據(jù)塊的規(guī)模，優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理的前期過(guò)程，為接下來(lái)寫(xiě)入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了良好的基礎(chǔ)。借助數(shù)據(jù)壓縮創(chuàng)造的優(yōu)勢(shì)，將用電客戶(hù)位置信息寫(xiě)入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊，實(shí)現(xiàn)采集信息集中化與使用終端便捷化之間的交互功能[5]。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊中包含設(shè)備采集數(shù)據(jù)匯總、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化匯總、數(shù)據(jù)遷移關(guān)聯(lián)及觸發(fā)判斷響應(yīng)幾個(gè)程序，其能夠?qū)⒃O(shè)備采集數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，一方面加快設(shè)備采集數(shù)據(jù)的速度，另一方面可以利用實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)生的事故故障進(jìn)行快速判斷、預(yù)警及觸發(fā)響應(yīng)。設(shè)備數(shù)據(jù)匯總將經(jīng)過(guò)壓縮處理后的用電客戶(hù)地址數(shù)據(jù)進(jìn)行塊狀儲(chǔ)存并分組，便于之后控制和訪(fǎng)問(wèn)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化匯總負(fù)責(zé)記錄每個(gè)微小數(shù)據(jù)的操作變化，形成數(shù)值集合并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的輸入指令給數(shù)據(jù)遷移關(guān)聯(lián)程序；數(shù)據(jù)遷移關(guān)聯(lián)程序是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊中的處理核心，其將收到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的操作指令進(jìn)行解讀分析，利用已經(jīng)寫(xiě)入的公式標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化的頻率和區(qū)間范圍，以此判斷輸入的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是否達(dá)到觸發(fā)響應(yīng)的級(jí)別，如需要，則放入觸發(fā)判斷響應(yīng)的輸入隊(duì)列中進(jìn)行操作指令；如不需要，則將其作為采集數(shù)據(jù)的一份歸入?yún)R總中，完成用電客戶(hù)信息數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊中的循環(huán)處理。

利用壓縮算法處理采集到的用電客戶(hù)位置數(shù)據(jù)，寫(xiě)入電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)并形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊，能夠充分發(fā)揮數(shù)據(jù)庫(kù)在用電客戶(hù)與電力系統(tǒng)管理者之間的橋梁作用，達(dá)到用電客戶(hù)所在位置發(fā)生停電故障后，系統(tǒng)及其管理者能夠快速即刻響應(yīng)的效果。

4 定位故障并快速響應(yīng)

當(dāng)用電客戶(hù)所在位置發(fā)生停電故障時(shí)，能夠快速對(duì)其做出響應(yīng)的前提是可以迅速高效地定位故障點(diǎn)。在傳統(tǒng)定位故障方法的基礎(chǔ)上，利用算法加強(qiáng)故障定位的準(zhǔn)確性，提高定位的速度，從而進(jìn)一步加快對(duì)用電客戶(hù)停電故障的響應(yīng)。供電網(wǎng)絡(luò)基本由各類(lèi)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，例如開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)等，其在故障定位中發(fā)揮重要的作用。對(duì)停電故障的定位工作，依靠用電客戶(hù)地址信息和位置數(shù)據(jù)，以供電網(wǎng)絡(luò)不同層級(jí)的節(jié)點(diǎn)為單位，通過(guò)下列公式進(jìn)行：

其中，f表示此供電網(wǎng)絡(luò)中第f層，層中共有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，h代表每個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性數(shù)值，P表示此層所有節(jié)點(diǎn)屬性數(shù)值的集合。當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生停電故障時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)上呈閉環(huán)的特點(diǎn)，故障節(jié)點(diǎn)與上一級(jí)或下一級(jí)節(jié)點(diǎn)直接必然有一方不再有電流通過(guò)，因此通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的屬性數(shù)值進(jìn)行算法運(yùn)行，能有效檢測(cè)到供電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)，從而迅速進(jìn)行故障定位。此外，為實(shí)現(xiàn)依靠節(jié)點(diǎn)快速定位停電故障，還應(yīng)做好對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)的分層工作，為節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的順利進(jìn)行提供保障，提升對(duì)用電客戶(hù)停電故障的響應(yīng)速度。

5 測(cè)試與分析

為驗(yàn)證基于實(shí)時(shí)位置共享的客戶(hù)停電故障快速響應(yīng)方法的實(shí)際應(yīng)用效果，設(shè)計(jì)如下試驗(yàn)。

5.1 準(zhǔn)備工作

停電故障不僅對(duì)用電客戶(hù)的產(chǎn)生影響，而且會(huì)給整體的供電網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)強(qiáng)大的承載負(fù)荷，時(shí)間越久，損失越大。因此，快速對(duì)停電故障點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)是用電客戶(hù)停電故障應(yīng)急工作中的關(guān)鍵和重要前提。將選取某供電網(wǎng)絡(luò)作為試驗(yàn)對(duì)象，模擬因不同原因引起的停電故障，應(yīng)用本次研究中基于實(shí)時(shí)位置共享的客戶(hù)停電故障快速響應(yīng)方法，以測(cè)試此方法在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)行效果。

5.2 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試試驗(yàn)中，選取供電網(wǎng)絡(luò)模擬10次停電故障并給出相應(yīng)的預(yù)期響應(yīng)時(shí)間，記錄試驗(yàn)組所用的響應(yīng)時(shí)間，并選取傳統(tǒng)方法作為對(duì)照組，分別對(duì)比預(yù)期時(shí)間，以確保測(cè)試結(jié)果具有一定的說(shuō)服力。表1為本次測(cè)試試驗(yàn)的反饋結(jié)果。

表1 不同方法下供電網(wǎng)絡(luò)停電故障響應(yīng)時(shí)間

觀(guān)察表1中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組的響應(yīng)時(shí)間都少于20s，對(duì)照組的響應(yīng)時(shí)間少于40s。計(jì)算與預(yù)期響應(yīng)時(shí)間的差值可以得出，試驗(yàn)組時(shí)間平均快出16.7s，對(duì)照組時(shí)間平均快出4.4s，兩者相差12.3s。

6 結(jié)語(yǔ)

此次研究旨在改善傳統(tǒng)客戶(hù)停電故障響應(yīng)方法的不足，引入實(shí)時(shí)位置共享技術(shù)和平臺(tái)，為快速響應(yīng)用電客戶(hù)停電故障提供新的可行方法和途徑。基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)位置共享技術(shù)是本次研究方法的技術(shù)基礎(chǔ)和前提，但由于當(dāng)前大數(shù)據(jù)信息泄露現(xiàn)象嚴(yán)重，智能通信用戶(hù)大多注重對(duì)自己隱私的保護(hù)，因此對(duì)用電客戶(hù)實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)的采集過(guò)程極有可能不完整，從而影響整體響應(yīng)系統(tǒng)方法的運(yùn)行速度。在今后的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)用電客戶(hù)私密信息的保護(hù)，盡可能完整地采集位置數(shù)據(jù)，對(duì)客戶(hù)停電故障做出快速響應(yīng)。