智能電表數(shù)據(jù)分析方法以及應(yīng)用分析

◆文楚杰

智能電表數(shù)據(jù)分析方法以及應(yīng)用分析

◆文楚杰

（香港都會(huì)大學(xué)科技學(xué)院 香港）

伴隨時(shí)代的飛速發(fā)展，智能電表的相關(guān)數(shù)據(jù)分析方法已經(jīng)獲得了廣泛的運(yùn)用，且取得了不錯(cuò)的運(yùn)用成效，這有利于促進(jìn)國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)以及智慧家庭的建設(shè)?；诖耍疚氖紫忍骄苛擞行ч_(kāi)展智能電表數(shù)據(jù)分析工作的意義，然后介紹了智能電表的幾種數(shù)據(jù)分析方法，最后探究了智能電表數(shù)據(jù)分析的相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐，以供參考。

智能電表；數(shù)據(jù)分析方法；應(yīng)用

近幾年，智能電網(wǎng)技術(shù)獲得了可持續(xù)的發(fā)展，高級(jí)量測(cè)體系在電力系統(tǒng)中獲得了十分普遍的運(yùn)用。各電力公司安裝了很多的智能電表，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)頻率越來(lái)越高（大約1次/15min），這些數(shù)據(jù)都具有一定的實(shí)時(shí)性[1]。這些數(shù)據(jù)中既涵蓋用電量，也涵蓋各采集點(diǎn)的電流與電壓、功率因數(shù)、實(shí)時(shí)功率等運(yùn)行參數(shù)。各電力公司每天都積累了很多的電能數(shù)據(jù)，怎樣規(guī)范、合理地使用這些信息資源是各電力研究單位與電力公司關(guān)注的重點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)分析了智能電表數(shù)據(jù)分析方法及運(yùn)用實(shí)踐，現(xiàn)具體論述如下。

1 有效開(kāi)展智能電表數(shù)據(jù)分析工作的意義

（1）有利于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)儀表異常

有效開(kāi)展智能電表的相關(guān)數(shù)據(jù)分析工作，可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中的電表異常，并且對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)處理，將進(jìn)一步減少故障引起的電費(fèi)，保證用電交易的合理、公平。準(zhǔn)確計(jì)量不但與供電公司的經(jīng)營(yíng)收入有關(guān)，而且與廣大電力用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)利益與合理用電具有一定的關(guān)系。深入了解計(jì)量裝置的實(shí)際運(yùn)行情況，能夠減少供電公司的服務(wù)風(fēng)險(xiǎn)、電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn)以及經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）有利于提升供電公司的服務(wù)質(zhì)量

伴隨用電信息采集系統(tǒng)覆蓋范圍的日益增大，假如還是采取以前的人工抄表方式已經(jīng)不能更好地滿(mǎn)足相關(guān)要求[2]。這就要求充分完善智能電表，以適應(yīng)如今供電公司飛速發(fā)展的步伐，提升智能電表的測(cè)量精準(zhǔn)度，確保儀表的穩(wěn)定運(yùn)行。以此提升供電公司的服務(wù)品質(zhì)以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)智能電表設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控，并且評(píng)價(jià)監(jiān)控的相關(guān)結(jié)果，假如當(dāng)前的內(nèi)控系統(tǒng)存在一些問(wèn)題，就要在第一時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。采取設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于推動(dòng)供電公司智能電表可靠性以及精準(zhǔn)性的提升，減少故障的出現(xiàn)率，對(duì)供電公司的可持續(xù)發(fā)展具有十分關(guān)鍵的意義。此外，有助于降低供電公司的服務(wù)風(fēng)險(xiǎn)與電費(fèi)回收風(fēng)險(xiǎn)，提升公司的行業(yè)形象與品牌形象。

2 智能電表數(shù)據(jù)分析方法

（1）相關(guān)分析

相關(guān)分析是探究現(xiàn)象之間是不是存在某一種聯(lián)系的一類(lèi)統(tǒng)計(jì)手段。相關(guān)分析包含線性相關(guān)分析以及偏相關(guān)分析等，前者在智能電表的相關(guān)數(shù)據(jù)分析中最常見(jiàn)，它分析了兩個(gè)變量之間的關(guān)系程度，以相關(guān)系數(shù)R來(lái)表示。能夠憑借溫度以及負(fù)荷的相關(guān)關(guān)系，將天氣情況結(jié)合起來(lái)對(duì)負(fù)荷的高峰進(jìn)行預(yù)測(cè)。也能夠借助于智能電表的實(shí)際電壓測(cè)量值對(duì)某一組電表的相關(guān)性進(jìn)行探究。

（2）聚類(lèi)分析

聚類(lèi)分析是按照一些固定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)收集相關(guān)數(shù)據(jù)。比如，電表能夠借助于聚類(lèi)分析來(lái)充分明確變壓器的具體負(fù)荷。虛擬電表可以聚類(lèi)擁有相同屬性的電表的相關(guān)數(shù)據(jù)，一種擁有代表性的虛擬電表是利用聚類(lèi)相關(guān)電表來(lái)開(kāi)展區(qū)域研究以及規(guī)劃。

（3）異常分析

異常分析主要是指對(duì)異常情況或者事件開(kāi)展原因追溯的分析手段。異常分析在用電異常以及設(shè)備故障診斷等方面可以施展關(guān)鍵的作用。比如對(duì)變壓器出現(xiàn)故障前的一連串?dāng)?shù)據(jù)實(shí)施統(tǒng)計(jì)，對(duì)其開(kāi)展抽樣以及建模，就可以很好地預(yù)測(cè)變壓器的相關(guān)故障，進(jìn)而第一時(shí)間更換或者檢修。

（4）趨勢(shì)分析

趨勢(shì)分析是比較若干期連續(xù)的相同指標(biāo)，獲得它們的增減變動(dòng)幅度、數(shù)額以及方向，以充分顯示事物變化趨勢(shì)以規(guī)律的一種探究手段[3]。趨勢(shì)分析是比較常見(jiàn)的方法，最直接、簡(jiǎn)單的分析即借助于若干條趨勢(shì)曲線同一時(shí)期呈現(xiàn)出某用戶(hù)用電量的同比或者環(huán)比數(shù)據(jù)。設(shè)備出現(xiàn)故障之前的趨勢(shì)模型也可以用來(lái)有效辨別零件的操作故障。

3 智能電表數(shù)據(jù)分析的相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐

（1）客戶(hù)行為分析

負(fù)荷曲線將用戶(hù)的相關(guān)消費(fèi)行為充分顯示了出來(lái)，智能電表數(shù)據(jù)全面記錄了用戶(hù)的消費(fèi)細(xì)節(jié)，如間隔15分鐘的功率以及電壓、電量等參數(shù)。因?yàn)獒槍?duì)消費(fèi)習(xí)慣比較相似的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，他們的負(fù)荷分布形狀很相似，于是能夠按照其負(fù)荷分布的相似程度對(duì)用戶(hù)進(jìn)行合理分類(lèi)，進(jìn)而便于公司對(duì)用戶(hù)開(kāi)展分類(lèi)管理，并且針對(duì)某一類(lèi)用戶(hù)進(jìn)一步制定相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)措施[4]。在電網(wǎng)的峰谷時(shí)段上不斷疊加用戶(hù)的負(fù)荷曲線，能夠?qū)⒂脩?hù)大量的用電細(xì)節(jié)呈現(xiàn)出來(lái)，對(duì)其峰值時(shí)段的相關(guān)電能費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，對(duì)用戶(hù)錯(cuò)峰的實(shí)際潛力進(jìn)行估算。憑借智能電表數(shù)據(jù)來(lái)充分探究用戶(hù)的行為，可以更好地推動(dòng)需求側(cè)管理，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷峰值的科學(xué)抑制，使電網(wǎng)資產(chǎn)的綜合利用效率獲得提升。

（2）輔助配電網(wǎng)資產(chǎn)管理

經(jīng)過(guò)探究智能電表進(jìn)一步采集的數(shù)據(jù)，能夠監(jiān)視設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，并且能夠更好地判斷出設(shè)備故障，進(jìn)而制定愈發(fā)科學(xué)、有效的資產(chǎn)維護(hù)更換方案。智能電表數(shù)據(jù)的廣泛運(yùn)用，可以提升電力企業(yè)的資產(chǎn)管理以及運(yùn)行水平，減少停電事故，使用戶(hù)更加滿(mǎn)意。

（3）故障定位以及響應(yīng)

一般來(lái)說(shuō)，電力公司會(huì)按照用戶(hù)的電話(huà)來(lái)明確電網(wǎng)故障的具體位置，在派遣員工去現(xiàn)場(chǎng)處理前，需要若干個(gè)故障電話(huà)來(lái)確認(rèn)影響區(qū)域與故障范圍，然而如此就會(huì)耗費(fèi)更多的時(shí)間來(lái)處理故障。派遣現(xiàn)場(chǎng)員工對(duì)故障進(jìn)行處理前，將電表數(shù)據(jù)以及線路故障指示器結(jié)合起來(lái)使用，有效判斷出故障的發(fā)生地，將有效縮減故障維修時(shí)間。在線路停電之后，大部分智能電表依舊可以在故障管理系統(tǒng)中上報(bào)“失電”故障信息。從每一個(gè)智能電表進(jìn)一步獲取到的相關(guān)故障信息可以對(duì)故障的具體范圍進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，假如將地理信息系統(tǒng)與智能電表進(jìn)行整合，利用故障點(diǎn)的拓?fù)湟约胺植缄P(guān)系能夠?qū)⒚恳粋€(gè)故障點(diǎn)的相關(guān)性充分體現(xiàn)出來(lái)。此外，在派遣現(xiàn)場(chǎng)員工對(duì)故障進(jìn)行處理之前，相關(guān)實(shí)踐者可以在有關(guān)的電表發(fā)布指令，進(jìn)而判斷是不是斷電，這可以有效降低故障誤報(bào)。在恢復(fù)供電后，智能電表也會(huì)對(duì)“上電”信息（?rstbreath）進(jìn)行上報(bào)。實(shí)踐者與智能電表之間的這種互動(dòng)模式有助于故障修復(fù)的確認(rèn)。

（4）網(wǎng)損分析

現(xiàn)如今，配電網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算過(guò)程中進(jìn)一步存在著供售電數(shù)據(jù)不同期的問(wèn)題，主要是因?yàn)楦鱾€(gè)電壓等級(jí)的售電量擁有不一樣的抄表日期，且與供電量的實(shí)際結(jié)算日期不一樣。而廣泛運(yùn)用智能電表，使電力企業(yè)能夠獲取饋線、變壓器以及很多用戶(hù)的同期數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)能夠獲得同期線損，且結(jié)果更加精確[5]。除此之外，網(wǎng)損計(jì)算的周期問(wèn)題也需要引起高度的重視。以前的網(wǎng)損分析通常每月開(kāi)展一次，擁有顯著的盲目性與滯后性，一般無(wú)法有效評(píng)價(jià)損耗率是不是合理，也無(wú)法第一時(shí)間制定出改善策略。電力屬于一種獨(dú)特商品，時(shí)刻都隨著天氣、居民日常生活以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等出現(xiàn)變化，線損率也隨之改變[6]。如何對(duì)這些變化進(jìn)行及時(shí)跟蹤，或者最大限度地壓縮監(jiān)測(cè)時(shí)間是亟需處理的問(wèn)題。智能電表的相關(guān)采集間隔通常是15min，能夠?qū)⒁郧?次/月的網(wǎng)損分析逐漸減少到15分鐘級(jí)，乃至能夠?qū)﹃P(guān)注的某個(gè)用戶(hù)，設(shè)置到5min的間隔，如此能夠進(jìn)一步提供實(shí)時(shí)以及準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，積極地預(yù)警電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的用電異常以及竊電行為。

（5）電壓和無(wú)功優(yōu)化

與以前沒(méi)有經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)的局部控制手段不一樣，集成的電壓/無(wú)功優(yōu)化（Volt/Var Optimization，VVO）借助于全網(wǎng)實(shí)時(shí)信息以及在線模型來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估配電網(wǎng)絡(luò)，提供全網(wǎng)優(yōu)化以及協(xié)調(diào)控制措施，使每一項(xiàng)調(diào)節(jié)控制策略可以形成最優(yōu)化的結(jié)果[7]。現(xiàn)如今，VVO系統(tǒng)采取配電網(wǎng)潮流模型，潮流模型創(chuàng)建在節(jié)點(diǎn)負(fù)荷模型以及實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?、二次回路等效模型之上。需要借助于饋線自動(dòng)化以及變電站自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)的有效測(cè)量對(duì)負(fù)荷模型進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，并且將下游配電線路的狀態(tài)估計(jì)電壓進(jìn)一步當(dāng)作配電網(wǎng)潮流模型的實(shí)際參考電壓[8]。于是二次回路等效模型、配電變壓器與配電線路的壓降和參考電壓的精確度決定了客戶(hù)端電壓的精準(zhǔn)度。這些模型的一系列誤差給電壓無(wú)功優(yōu)化造成了大量的不確定性，使VVO的綜合性能降低[9]。借助于通信網(wǎng)絡(luò)與覆蓋全網(wǎng)的智能電表（涵蓋居民電表、配電變壓器以及饋線），智能電表的相關(guān)量測(cè)數(shù)據(jù)可以經(jīng)過(guò)降低無(wú)功優(yōu)化里面的不確定性，使電壓的綜合性能獲得提高。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，本文從客戶(hù)行為分析、輔助配電網(wǎng)資產(chǎn)管理、故障定位以及響應(yīng)、網(wǎng)損分析、電壓和無(wú)功優(yōu)化等策略入手，以更好地實(shí)現(xiàn)智能電表數(shù)據(jù)分析的有效運(yùn)用。伴隨網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，大數(shù)據(jù)技術(shù)獲得了普遍運(yùn)用。智能電網(wǎng)的運(yùn)用范圍正在持續(xù)延伸，對(duì)于電力系統(tǒng)的綜合功能具有更嚴(yán)格的要求。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，是與社會(huì)各個(gè)行業(yè)相關(guān)的重點(diǎn)。因此，智能電表的數(shù)據(jù)分析，既提升了智能電表的整體性能，也確保了電力系統(tǒng)的運(yùn)行品質(zhì)。

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