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淺談大數(shù)據(jù)在電力營(yíng)銷系統(tǒng)中應(yīng)用及工程實(shí)例解析

更新時(shí)間： 2022-01-04　　點(diǎn)擊次數(shù)： 1073次

摘要：隨著電力行業(yè)各系統(tǒng)接入，海量數(shù)據(jù)涌現(xiàn)，如何利用電網(wǎng)信息化中大量數(shù)據(jù)，對(duì)客戶需求進(jìn)行判斷分析，服務(wù)于營(yíng)銷鏈條，提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和供電服務(wù)能力，是當(dāng)前研究重點(diǎn)。文章分析了現(xiàn)階段市級(jí)營(yíng)銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，搭建基于大數(shù)據(jù)的營(yíng)銷決策分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力營(yíng)銷數(shù)據(jù)分析、客戶分析等工程實(shí)例。該系統(tǒng)已在南方電網(wǎng)某地級(jí)市進(jìn)行工程實(shí)用化使用，提高了該供電公司的企業(yè)分析能力和需求預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，對(duì)營(yíng)銷服務(wù)能力提升有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；電網(wǎng)信息化；營(yíng)銷鏈條

1 研究背景

隨著電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，售電市場(chǎng)逐步放開(kāi)，對(duì)于電力企業(yè)提出了更高的要求。電力企業(yè)需要完成從“保供電"到“個(gè)性化供電"的提升，即利用信息化技術(shù)手段，對(duì)市場(chǎng)、客戶和自身管理進(jìn)行全面分析和提升。如何更好地利用各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，打破數(shù)據(jù)孤島，完成數(shù)據(jù)提取工作，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)電力營(yíng)銷行業(yè)進(jìn)行提升是現(xiàn)階段研究重點(diǎn)。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)利用大數(shù)據(jù)對(duì)電力營(yíng)銷方面的研究較少，主要研究在于營(yíng)銷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化方面，系統(tǒng)偏向于企業(yè)管理。對(duì)于利用大數(shù)據(jù)方法對(duì)用戶進(jìn)行側(cè)寫(xiě)，提供個(gè)性化服務(wù)方面研究為空白。文章首先對(duì)于電力公司不同系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，利用數(shù)據(jù)挖掘算法對(duì)于用戶已有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)售電分析功能，后通過(guò)搭建系統(tǒng)完成工程化應(yīng)用。

2 基于大數(shù)據(jù)算法的售電分析和售電預(yù)測(cè)

聚類算法是大數(shù)據(jù)處理中的重要分支，主要用于海量數(shù)據(jù)中尋找數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的算法。文章通過(guò)聚類算法處理用戶數(shù)據(jù)之間內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)售電分析；通過(guò)線性回歸算法，對(duì)于售電量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.1營(yíng)銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方案

系統(tǒng)關(guān)聯(lián)方案主要包括：

運(yùn)用聚類算法對(duì)電力營(yíng)銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行離散變換，形成強(qiáng)關(guān)聯(lián)直接可用數(shù)據(jù)源；

運(yùn)用Apriori算法得到強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，給用戶提供符合其閾值的結(jié)果規(guī)則。即以售電量目標(biāo)，通過(guò)時(shí)間、地區(qū)、行業(yè)、電價(jià)、天氣作未考量維度，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)模型。

2.2售電量預(yù)測(cè)方案

預(yù)測(cè)方案主要包括：

從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢對(duì)應(yīng)時(shí)間歷史售電量數(shù)據(jù)，形成樣本，一般情況下查詢類似天氣六個(gè)月數(shù)據(jù)（本文以2016年1-6月數(shù)據(jù)為例）。并對(duì)形成樣本進(jìn)行一次線性回歸如下：

對(duì)線性回歸量使用較小二乘法進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，從而計(jì)算出公式中a，b具體數(shù)值，得到具體回歸方程。將歷史數(shù)據(jù)作為自變量帶入一次線性方程，可以求出2016年7月售電量預(yù)測(cè)值。

調(diào)用2009-2015年7月同比數(shù)據(jù)值，形成樣本，采用步驟1方案形成2016年7月預(yù)測(cè)值。對(duì)于步驟1和步驟2預(yù)測(cè)出的2016年7月售電量預(yù)測(cè)值，采用算數(shù)平均減少預(yù)測(cè)誤差，該算術(shù)平均值為文章所示2016年7月售電量預(yù)計(jì)。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)際

系統(tǒng)總體架構(gòu)如下圖。

電力營(yíng)銷綜合分析系統(tǒng)體系架構(gòu)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與整合程序從底層業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取數(shù)據(jù)，整合到自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成數(shù)據(jù)集中管理，然后再能過(guò)數(shù)據(jù)采集與整合程序在數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上形成由業(yè)務(wù)主題構(gòu)成的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，后，通過(guò)數(shù)據(jù)展現(xiàn)與分析的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力營(yíng)銷的分析、預(yù)測(cè)、決策。系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為四層，具體描述如下：

用戶交互層主要完成用戶與系統(tǒng)的友好交互功能，具體功能有用電量分析、售電量預(yù)測(cè)、報(bào)表查詢統(tǒng)計(jì)等。該應(yīng)用程序客戶端界面采用java語(yǔ)言設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易用的定制化頁(yè)面，辦事效率高，用戶體驗(yàn)更具，部署于用戶三區(qū)系統(tǒng)，符合網(wǎng)絡(luò)安全要求規(guī)范。

業(yè)務(wù)邏輯處理層主要完成文章所示核心算法，并對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，從邏輯實(shí)體的實(shí)現(xiàn)上看，其表現(xiàn)為各種功能組件，這些功能組件是對(duì)象化組件模塊，可以實(shí)例化，具有過(guò)繼承重作用。考慮到系統(tǒng)后續(xù)維護(hù)和二次開(kāi)發(fā)問(wèn)題，業(yè)務(wù)邏輯處理層實(shí)現(xiàn)對(duì)象對(duì)外服務(wù)接口開(kāi)放功能，便于調(diào)取和應(yīng)用數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)層：從數(shù)據(jù)層的構(gòu)成看，是由數(shù)據(jù)訪問(wèn)層和數(shù)據(jù)源共同組成的，從數(shù)據(jù)源的來(lái)源看，是由外部各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生的。而數(shù)據(jù)訪問(wèn)層則要承擔(dān)起封裝對(duì)數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)。由于數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的存在，使業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式過(guò)于依賴的情況得以改變，應(yīng)用系統(tǒng)的適應(yīng)力增強(qiáng)，可以在各種不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)中得到更好的應(yīng)用。

系統(tǒng)接口層：該層主要是和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接。通過(guò)上述系統(tǒng)架構(gòu)，搭建基于大數(shù)據(jù)的營(yíng)銷業(yè)務(wù)擴(kuò)展系統(tǒng)，并于南方電網(wǎng)某地市局進(jìn)行工程化驗(yàn)收。系統(tǒng)掛網(wǎng)運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力營(yíng)銷數(shù)據(jù)的智能化查詢、分析和統(tǒng)計(jì)工作，便于使用者及時(shí)掌握所轄用戶用電情況，實(shí)現(xiàn)客戶的市場(chǎng)化分析，有利于使用者及時(shí)調(diào)整營(yíng)銷策略，減輕數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的工作強(qiáng)度。

4 安科瑞變電所電力運(yùn)維云平臺(tái)介紹及選型

4.1 云平臺(tái)概述：

按照國(guó)家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計(jì)，10kV及以上供電電壓等級(jí)的工商業(yè)用戶有200萬(wàn)戶以上，此類“用戶側(cè)變配電所"產(chǎn)權(quán)歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等），雖然數(shù)量眾多，但是日常的運(yùn)行維護(hù)工作比較傳統(tǒng)，普遍存在以下痛點(diǎn)：

人工成本高：人工巡視、紙質(zhì)記錄、電話溝通，缺乏智能化的手段

工作效率低：巡視頻率低、巡檢任務(wù)無(wú)法定位、巡檢過(guò)程不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

安全隱患：有些用電單位無(wú)專業(yè)維護(hù)電工、無(wú)法即時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難等難題；

搶修時(shí)間長(zhǎng)：變電所設(shè)備種類較多，在分布上也比較分散，無(wú)法即時(shí)識(shí)別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)；

運(yùn)行大數(shù)據(jù)缺少分析：有些用戶未有數(shù)據(jù)匯總分析平臺(tái)，甚至未安裝電力儀表導(dǎo)致運(yùn)維人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電力參數(shù)信息不了解，無(wú)法確定電力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。

4.2 應(yīng)用場(chǎng)所

4.3 云平臺(tái)架構(gòu)

我司的運(yùn)維平臺(tái)綜合運(yùn)用綜合保護(hù)裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測(cè)溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門(mén)磁等多種傳感器統(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場(chǎng)的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，經(jīng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺(tái)。實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)變配電所的24小時(shí)無(wú)人值守，全面監(jiān)測(cè)各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到人員手機(jī)上，并通過(guò)GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過(guò)程。將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時(shí)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開(kāi)展做準(zhǔn)備。

4.4云平臺(tái)功能

　4.5云平臺(tái)配置方案

4.6產(chǎn)品介紹

AM5SE系列微機(jī)綜合保護(hù)裝置

功能

保護(hù)功能：主變差動(dòng)保護(hù)功能、主變后備保護(hù)、三段式過(guò)流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過(guò)流、零序電流保護(hù)、過(guò)電壓；

低電壓保護(hù)、大功率電機(jī)保護(hù)、高壓電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)、PT并列功能、非電量保護(hù)、并網(wǎng)逆功率保護(hù)、檢同期功能；

測(cè)量功能：保護(hù)電流、測(cè)量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測(cè)量；

通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護(hù)接口，IRIG-B對(duì)時(shí)接口、USB升級(jí)接口，RJ45網(wǎng)口接口；

故障錄波功能：保護(hù)動(dòng)作時(shí)觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個(gè)周波后四個(gè)周波的數(shù)據(jù)；

控制回路：自帶操作回路，防跳功能；

GPS校時(shí)功能：提供時(shí)鐘同步接口，接收GPS校時(shí)信號(hào)。

應(yīng)用

35kV及以下電壓等級(jí)的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測(cè)控功能，至少包括35kV進(jìn)線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯(lián)、10kV進(jìn)線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動(dòng)機(jī)/高壓電容器/母聯(lián)/PT等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能。

ASD300系列智能操控裝置

功能

一次動(dòng)態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢；

核相、強(qiáng)制加熱、強(qiáng)制照明；

語(yǔ)音防誤提示；

人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語(yǔ)音播報(bào)；

分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；

分合閘回路完好指示/電壓測(cè)量；

預(yù)分預(yù)合閃光指示；

斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)；

RS485串行通訊接口；

開(kāi)關(guān)柜節(jié)點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫；

全電參量測(cè)量。

應(yīng)用

35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網(wǎng)柜。

ARTM-Pn無(wú)線測(cè)溫裝置

功能

接收60個(gè)ATE100/200/300/400；

3U3I電參量測(cè)量；

實(shí)時(shí)測(cè)溫功能；

RS485通訊接口，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU協(xié)議實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能；

具備自檢功能；

超溫、高溫、相間溫差報(bào)警、溫度突變量告警功能。

應(yīng)用

變電站、配電室、箱變等。

APM810系列多功能電力儀表

功能

準(zhǔn)確度等級(jí)：有功電能0.5S級(jí)，無(wú)功電能2級(jí)；

測(cè)量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無(wú)功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數(shù)、頻率、需量；

電能計(jì)量：分相及總雙向電能、四象限無(wú)功電能；

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：2-63次分次諧波、總（奇、偶）諧波測(cè)量、電壓波峰系數(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)測(cè)量；

輸入輸出：2路開(kāi)關(guān)量輸出（選配MD82模塊可擴(kuò)至8路）；

及2路開(kāi)關(guān)量輸入（選配MD82模塊可擴(kuò)至26路），開(kāi)關(guān)量輸出；

可配置為報(bào)警輸出或遠(yuǎn)程遙控，DO用作報(bào)警輸出時(shí)可自由關(guān)聯(lián)報(bào)警內(nèi)容；

SD卡存儲(chǔ)功能：用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)，波形存儲(chǔ)等功能。

應(yīng)用

適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場(chǎng)合。

DTSD1352導(dǎo)軌式電能表

功能

測(cè)量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)、總正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì)；

準(zhǔn)確級(jí)精度：有功0.5S；

電流信號(hào)接入：直接接入10（80)A 經(jīng)CT接入1（6）A；

電壓信號(hào)：100V 380V；

通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協(xié)議。

應(yīng)用

適用于政府機(jī)關(guān)和大型公建中對(duì)電能的分項(xiàng)計(jì)量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。

ADW300無(wú)線智能儀表

功能

測(cè)量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)、總正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì)；

電能質(zhì)量：電壓、電流不平衡度，電壓、電流總諧波及2-31分次諧波；

需量：電流、功率需量及實(shí)時(shí)電流，功率需量；

準(zhǔn)確級(jí)精度：0.5s級(jí) ADW300外置互感器型1級(jí)；

電流信號(hào)規(guī)格：100A輸入，經(jīng)互感器輸入，二次互感接入；

通訊方式：RS485、 LORA無(wú)線通訊、NB-IOT無(wú)線通訊、4G無(wú)線通訊。

應(yīng)用

ADW300方便用戶進(jìn)行用電監(jiān)測(cè)、集抄和管理，可靈活安裝在配電箱中，可用于電力運(yùn)維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測(cè)類平臺(tái)中。

ARCM300系列電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表

功能

測(cè)量：?jiǎn)位芈肥Ｓ嚯娏鳌?路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、視在電能、四象限電能；

保護(hù)：剩余電流、溫度、過(guò)流等；

報(bào)警：聲光報(bào)警，支持消音、復(fù)位操作；

開(kāi)關(guān)量：1路繼電器輸出、4路開(kāi)關(guān)量輸入；

通訊方式：RS485、NB-IOT無(wú)線通訊、4G無(wú)線通訊。

應(yīng)用

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國(guó)家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

ANET智能網(wǎng)關(guān)

功能

數(shù)據(jù)采集（支持串口、以太網(wǎng)，只需配置即可兼容支持標(biāo)準(zhǔn)電力規(guī)約的各類儀表）；

數(shù)據(jù)上傳（支持往上海分類分項(xiàng)能耗平臺(tái)、寧夏電力需求側(cè)平臺(tái)、江蘇電力運(yùn)維平臺(tái)、浙江電力運(yùn)維平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)）；

邊緣計(jì)算（靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動(dòng)上傳報(bào)警信息、數(shù)據(jù)合并計(jì)算、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由）；

遠(yuǎn)程管理（遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程升級(jí)、遠(yuǎn)程監(jiān)視）。

應(yīng)用

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能耗系統(tǒng)平臺(tái)、電力需求側(cè)管理平臺(tái)、第三方云平臺(tái)、預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)、運(yùn)維系統(tǒng)平臺(tái)、電力監(jiān)控平臺(tái)、能源綜合管理平臺(tái)。

4.7云平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖片

展廳現(xiàn)場(chǎng) 運(yùn)維團(tuán)隊(duì) 采集箱內(nèi)部圖

高配現(xiàn)場(chǎng) 門(mén)磁安裝煙感安裝

安裝漏水檢測(cè)安裝低壓柜儀表

4.8平臺(tái)價(jià)值

為電力運(yùn)維企業(yè)提供線上運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)所有變電所用電情況、統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)維巡檢安排，線上線下聯(lián)動(dòng)。

將企業(yè)集團(tuán)/高等院校內(nèi)廣泛分布的變電所集中統(tǒng)一管理，提高運(yùn)維效率、提高故障響應(yīng)速度；

響應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務(wù)開(kāi)展做準(zhǔn)備；

為售電企業(yè)提供電能集抄服務(wù)，即時(shí)掌握用戶用電量情況，避免偏差考核。

4.10 典型案例

參考文獻(xiàn)

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