電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺探究

摘要：隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展和北斗衛(wèi)星技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺的建設(shè)對于確保電力系統(tǒng)的正常運行和數(shù)據(jù)的準確性具有重要意義。因此，應(yīng)當加大電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺建設(shè)力度，以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，持續(xù)推動電力行業(yè)健康發(fā)展。本文主要對該平臺的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，希望為后續(xù)平臺建設(shè)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：電力北斗；精準網(wǎng)；質(zhì)量監(jiān)測平臺；衛(wèi)星數(shù)據(jù)

一、引言

在社會快速發(fā)展的背景下，我國大力支持電力北斗系統(tǒng)建設(shè)。目前，基于北斗系統(tǒng)的用電信息采集系統(tǒng)已覆蓋甘肅、寧夏、陜西等省份的邊遠地區(qū)十幾個地市，覆蓋客戶1100戶，采集成功率達到99%。為提高對電力北斗系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的利用水平，需要積極搭建電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺，從而科學(xué)處理與分析電力數(shù)據(jù)，保證電力管理效果，滿足廣大人民群眾用電需求。

二、電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的基本特點和應(yīng)用場景

（一）電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的基本特點

電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)是指利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)獲取的與電力相關(guān)的精準位置、時間、速度等信息。而數(shù)據(jù)具有以下特點：一是高精準。借助北斗衛(wèi)星定位技術(shù)，電力北斗精準網(wǎng)就可以獲取高精度的位置信息，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)米級的定位精度，從而滿足電力行業(yè)對位置信息的精準需求[1]。二是高可靠性。電力北斗精準網(wǎng)依托北斗衛(wèi)星系統(tǒng)實現(xiàn)自身的功能作用，而北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，具有全天候、全球覆蓋的特點，并且不受天氣、地形等因素的限制，從而為電力北斗精準網(wǎng)提供穩(wěn)定可靠的定位服務(wù)。在這種情況下，就能夠獲得可靠性非常高的電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)。三是高實時性。電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星通過北斗衛(wèi)星能夠?qū)崟r獲取移動設(shè)備的位置信息，同時還可以實時傳輸和處理數(shù)據(jù)。這樣借助電力北斗精準網(wǎng)獲得的衛(wèi)星數(shù)據(jù)則可以在很大的程度上滿足電力行業(yè)對實時監(jiān)控和調(diào)度的需求。四是高安全性。電力北斗精準網(wǎng)中的衛(wèi)星數(shù)據(jù)采用了加密技術(shù)和認證授權(quán)機制，這有助于確保數(shù)據(jù)的安全性和可信度，防止數(shù)據(jù)被篡改和竊取，保障電力行業(yè)信息安全和穩(wěn)定運行。

（二）電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景也日益豐富和多樣化。其具體應(yīng)用場景如下：首先，電力設(shè)備監(jiān)測和維護。依托北斗衛(wèi)星系統(tǒng)及其他技術(shù)，電力北斗精準網(wǎng)就可以實時監(jiān)測電力設(shè)備的運行狀態(tài)和性能參數(shù)，如變壓器、電纜、輸電線路等。而借助檢測的衛(wèi)星數(shù)據(jù)則可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和異常情況，并進行精確的定位，進而保證設(shè)備的可靠性，提高設(shè)備運行效率[2]。其次，災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急管理。災(zāi)害不僅會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而且容易給廣大人民群眾的生命財產(chǎn)帶來極大的威脅。通過使用電力北斗精準網(wǎng)，可以提前進行災(zāi)害預(yù)警并加強應(yīng)急管理。運用電力北斗精準網(wǎng)能夠?qū)崟r獲取臺風(fēng)、洪水、地震等災(zāi)害數(shù)據(jù)和地理信息，從而提前預(yù)警并及時采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，保證電力系統(tǒng)運行的安全性。再次，能源調(diào)度和優(yōu)化。通過查看電力北斗精準網(wǎng)中顯示的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以清楚了解能源供應(yīng)情況，進而對能源數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能調(diào)度和優(yōu)化，提高能源利用效率，減少能源浪費。最后，環(huán)境監(jiān)測和保護。在社會快速發(fā)展的背景下，我國愈加重視環(huán)境保護。電力北斗精準網(wǎng)顯示的衛(wèi)星數(shù)據(jù)能夠反映電力系統(tǒng)對環(huán)境的影響，包括大氣污染、水質(zhì)污染、噪聲污染等。通過分析這些數(shù)據(jù)，就可以采取科學(xué)的環(huán)境保護措施，減少電力系統(tǒng)對環(huán)境的不良影響，從而保護自然環(huán)境，促進人與自然的和諧發(fā)展[3]。

三、電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺的關(guān)鍵技術(shù)

（一）數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)

1.數(shù)據(jù)采集技術(shù)

為監(jiān)測和分析電力設(shè)備的運行狀態(tài)、狀況和性能，以及實時獲取電力系統(tǒng)的相關(guān)信息，需要在建設(shè)電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺的過程中對數(shù)據(jù)進行采集。而在數(shù)據(jù)采集方面，關(guān)鍵技術(shù)包括傳感器的選擇與布置、數(shù)據(jù)采集設(shè)備的設(shè)計和部署。一方面，傳感器的選擇和布置。傳感器是用于采集各種電力相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括溫度、濕度、壓力、電流、電壓等參數(shù)。為確保數(shù)據(jù)的準確性和全面性，應(yīng)當選擇合適的傳感器類型和品牌，并根據(jù)監(jiān)測需求合理布置傳感器。例如，在建設(shè)電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺中，可以選擇溫度傳感器、濕度傳感器和電流傳感器等多種傳感器類型，并在電力設(shè)備上布置這些傳感器，從而實時監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。另一方面，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的設(shè)計和部署[4]。數(shù)據(jù)采集設(shè)備是用于將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行處理和傳輸?shù)脑O(shè)備。為了發(fā)揮數(shù)據(jù)采集設(shè)備的作用，需要設(shè)計和部署數(shù)據(jù)采集設(shè)備，保證數(shù)據(jù)采集的高效性，提高數(shù)據(jù)傳輸水平。在構(gòu)建電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺的過程中，可以使用專門的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，并與傳感器的連接，從而實時采集和處理傳感器數(shù)據(jù)。在布置這些設(shè)備時，可以將其布置在電力設(shè)備附近，也可以布置在數(shù)據(jù)中心等地方。

2.數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

通過在打造電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺中運用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可以確保采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)準確、及時地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，從而為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和處理工作的高效推進奠定基礎(chǔ)。因此，數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。而在電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺建設(shè)中，主要應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為有線傳輸技術(shù)和無線傳輸技術(shù)。第一，有線傳輸技術(shù)。有線傳輸技術(shù)是通過光纖、電纜等有線介質(zhì)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。它具有穩(wěn)定可靠的優(yōu)點，適用于需要長距離傳輸和大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍?。在電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺中，常用的有線傳輸技術(shù)包括光纖傳輸和以太網(wǎng)傳輸。第二，無線傳輸技術(shù)。無線傳輸技術(shù)是通過無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)依托無線信號傳輸至數(shù)據(jù)處理中心的技術(shù)。采用無線傳輸技術(shù)可以保證傳輸?shù)撵`活性和便捷性。該技術(shù)主要應(yīng)用于移動性要求較高或傳輸距離較短的場景。在建設(shè)電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺中，可以使用Wi-Fi、藍牙和GPRS等無線傳輸技術(shù)。例如，可以使用Wi-Fi將采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸至附近的數(shù)據(jù)處理中心；還可以使用藍牙將衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸至手機，并通過手機將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理中心；同樣，也可以使用GPRS將采集到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸至遠程的數(shù)據(jù)處理中心。

（二）數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)

1.數(shù)據(jù)處理技術(shù)

在電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺建設(shè)的過程中，應(yīng)當使用數(shù)據(jù)處理技術(shù)對收集到的北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行有效處理和分析，以確保數(shù)據(jù)的準確性、完整性和可靠性。而在運用數(shù)據(jù)處理技術(shù)時，有必要遵守以下步驟：

步驟一：數(shù)據(jù)預(yù)處理。對采集到的原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)去噪、異常值處理、數(shù)據(jù)補全等。而去噪是為了消除數(shù)據(jù)中的噪聲，使數(shù)據(jù)更加干凈；異常值處理是為了剔除或修正異常數(shù)據(jù)點，防止其對后續(xù)分析結(jié)果產(chǎn)生影響；數(shù)據(jù)補全是為了填補數(shù)據(jù)缺失的部分，使得數(shù)據(jù)完整。步驟二：數(shù)據(jù)清洗。數(shù)據(jù)清洗是處理數(shù)據(jù)中存在的錯誤、冗余、不一致等問題。而通過數(shù)據(jù)清洗技術(shù)，則可以剔除重復(fù)數(shù)據(jù)、修正錯誤數(shù)據(jù)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式等[5]。步驟三：數(shù)據(jù)整理和轉(zhuǎn)換。對清洗后的數(shù)據(jù)進行整理和轉(zhuǎn)換，使得數(shù)據(jù)符合分析的需求。這包括數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)字段的重命名、數(shù)據(jù)聚合和拆分等。步驟四：數(shù)據(jù)存儲。將處理完的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫中，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用。同時，需要建立索引和優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)的訪問效率。值得注意的是：為了更加高效、準確地處理大量的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，還可以采用合適的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以保證數(shù)據(jù)處理的速度和效果，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺運行水平。其中，可以采用分布式處理技術(shù)，如MapReduce、Spark等，將數(shù)據(jù)處理任務(wù)分配給多個計算節(jié)點進行并行處理，從而提高處理速度和效率。

2.數(shù)據(jù)分析技術(shù)

為提高電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺建設(shè)水平，有必要將數(shù)據(jù)分析技術(shù)融入該平臺建設(shè)中，從而更好地理解數(shù)據(jù)，為決策者提供準確的信息，提高決策水平。其中，可以把以下技術(shù)應(yīng)用在該平臺建設(shè)中。首先，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠從大量數(shù)據(jù)中自動發(fā)現(xiàn)模式、關(guān)聯(lián)和規(guī)律。在建設(shè)電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺時，可以利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的潛在價值。其次，時間序列分析技術(shù)。時間序列分析技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)隨時間變化的規(guī)律進行建模和預(yù)測。在構(gòu)建電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺中，有必要利用時間序列分析技術(shù)對數(shù)據(jù)進行趨勢分析和預(yù)測。例如，可以分析歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的周期性變化和趨勢變化，進而預(yù)測未來的數(shù)據(jù)變化趨勢，為電力系統(tǒng)的運行和規(guī)劃提供依據(jù)。最后，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是將數(shù)據(jù)以圖表、圖像等形式直觀地展示出來，幫助用戶更好地理解數(shù)據(jù)。在建設(shè)電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺時，還可以利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將復(fù)雜的數(shù)據(jù)變得直觀易懂，使決策者能夠更快速、準確地獲取信息。

（三）異常監(jiān)測和預(yù)警技術(shù)

1.異常監(jiān)測技術(shù)

異常監(jiān)測技術(shù)通過分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征、模式、趨勢等來檢測數(shù)據(jù)中的異常值或異常行為，能夠發(fā)現(xiàn)電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。為保證電力系統(tǒng)運行水平，需要積極運用異常監(jiān)測技術(shù)對電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行分析。舉例來講，假設(shè)在電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)中，某個指標表示電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，其數(shù)值范圍應(yīng)該在0-100之間。如果出現(xiàn)了某個觀測值為-50的情況，明顯偏離了正常范圍，這時可以使用統(tǒng)計方法計算出數(shù)據(jù)的均值和標準差，然后根據(jù)正態(tài)分布假設(shè)，將超過均值加減3倍標準差范圍外的觀測值標記為異常值。而-50遠遠超過了3倍標準差范圍，因此可以將其標記為異常值。除了統(tǒng)計分析，還可以運用機器學(xué)習(xí)算法進行異常檢測。其中，孤立森林（Isolation Forest）算法是一種常用的機器學(xué)習(xí)算法，它屬于離群點檢測算法。該算法通過構(gòu)建一組隨機劃分的二叉樹，將正常觀測值劃分為較小的子集，而異常觀測值則更容易被劃分為孤立的子集。因此，可以借助孤立森林算法處理數(shù)據(jù)，從而將異常的觀測值識別為孤立點。

2.預(yù)警技術(shù)

倘若能夠及時對發(fā)現(xiàn)的電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)異常情況提前預(yù)警，就可以采取相應(yīng)的措施，避免潛在的問題，減少各方面的損失?？梢?，預(yù)警技術(shù)在北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)檢測中發(fā)揮著重要作用。為此，應(yīng)當重視預(yù)警技術(shù)，并加大預(yù)警技術(shù)在電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺建設(shè)中的應(yīng)用力度。其中，可以通過設(shè)置閾值的方式判斷數(shù)據(jù)。這樣當數(shù)據(jù)超過或低于設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)會發(fā)出預(yù)警信號[6]。例如，一個電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺監(jiān)測的是電力設(shè)備的電流數(shù)據(jù)。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)正常的電流范圍為100A到200A之間。為了監(jiān)測電流數(shù)據(jù)的質(zhì)量，可以設(shè)置一個閾值，例如180A。當實時采集到的電流數(shù)據(jù)超過180A或低于180A的情況下，系統(tǒng)會發(fā)出預(yù)警信號，從而及時告知相關(guān)工作人員。除此之外，還可以通過對數(shù)據(jù)進行趨勢分析的方法，進而進行預(yù)警。例如，可以將數(shù)字趨勢分析技術(shù)應(yīng)用在監(jiān)測平臺中，以監(jiān)測電力負荷的變化情況。正常情況下，電力負荷應(yīng)該有一定的波動，但如果出現(xiàn)異常的趨勢，如電力負荷持續(xù)下降或持續(xù)上升，那么平臺在數(shù)字趨勢分析技術(shù)的作用下就會發(fā)出預(yù)警。而這個預(yù)警信號則可以提醒操作人員注意，并及時采取措施，如檢查設(shè)備運行狀態(tài)、調(diào)整供電策略等，以避免電力供應(yīng)問題。

四、結(jié)束語

綜上所述，電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺是一個非常重要的工具，可以有效監(jiān)測和評估電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的質(zhì)量，進而為電力行業(yè)提供可靠的數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。但平臺的應(yīng)用還需要進一步完善和推廣，以滿足電力行業(yè)不斷發(fā)展變化的需求。為此，應(yīng)當加強實踐研究，以進一步提升電力北斗精準網(wǎng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測平臺的功能和性能，從而更好地為電力行業(yè)的發(fā)展貢獻力量。

作者單位：王炳輝 王勇 葛子昭 國網(wǎng)思極位置服務(wù)有限公司

參考文獻

[1]李靜，趙光，宋新艷，龍強，馬勝，潘飚.電力北斗應(yīng)用及商業(yè)化運營展望[J].江西科學(xué)，2022，40（6）：1166-1171+1210.

[2]張波，張勇，劉政強，孫海蓬，王海洋，張鹍.國網(wǎng)山東電力北斗地基增強系統(tǒng)建設(shè)方案及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2020，48（3）：70-76.

[3]陳新鵬，沈雪晴，馮志鵬，黃文雯，李蘭心.基于區(qū)塊鏈的電力北斗系統(tǒng)新計費模式研究[J].電力信息與通信技術(shù)，2020，18（6）：89-94.

[4]侯瑩瑩，趙沖，周穎，王立城，宋彥斌.基于用電信息采集的電力北斗通信模塊關(guān)鍵技術(shù)[J].工業(yè)控制計算機，2018，31（2）：11-12+15.

[5]傅寧，蔣煒，許大衛(wèi).基于電力北斗精準服務(wù)網(wǎng)高精度時間同步技術(shù)研究[J].電力信息與通信技術(shù)，2021，19（6）：77-82.

[6]我國海拔最高的電力北斗基準站在西藏那曲建成投運[J].電世界，2021，62（2）：56-56.

王炳輝（1982.07-），男，漢族，黑龍江人，本科，工程師，研究方向：測繪工程、信息工程；

王勇（1972.10-），男，漢族，四川資陽，本科，工程師，研究方向：北斗高精度定位、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)與電網(wǎng)業(yè)務(wù)相融合的研究與應(yīng)用；

葛子昭（1996.09-），男，漢族，河北省定州市人，碩士研究生，初級工程師，研究方向：北斗導(dǎo)航。