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淺談大數據在電力營銷系統中的應用及工程實例解析

發(fā)布時間： 2021-12-08　　點擊次數： 598次

王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：隨著電力行業(yè)各系統接入，海量數據涌現，如何利用電網信息化中大量數據，對客戶需求進行判斷分析，服務于營銷鏈條，提升企業(yè)市場競爭力和供電服務能力，是當前研究重點。文章分析了現階段市級營銷系統數據模型，搭建基于大數據的營銷決策分析系統，實現電力營銷數據分析、客戶分析等工程實例。該系統已在南方電網某地級市進行工程實用化使用，提高了該供電公司的企業(yè)分析能力和需求預測準確性，對營銷服務能力提升有指導意義。

關鍵詞：大數據；電網信息化；營銷鏈條

1 研究背景

隨著電力市場改革的推進，售電市場逐步放開，對于電力企業(yè)提出了更高的要求。電力企業(yè)需要完成從“保供電"到“個性化供電"的提升，即利用信息化技術手段，對市場、客戶和自身管理進行全面分析和提升。如何更好地利用各系統的數據，打破數據孤島，完成數據提取工作，利用大數據技術對電力營銷行業(yè)進行提升是現階段研究重點。

現階段國內利用大數據對電力營銷方面的研究較少，主要研究在于營銷系統的數據挖掘和數據庫的優(yōu)化方面，系統偏向于企業(yè)管理。對于利用大數據方法對用戶進行側寫，提供個性化服務方面研究為空白。文章首先對于電力公司不同系統的異構數據進行整合，建立統一數據交換平臺，利用數據挖掘算法對于用戶已有數據進行處理預測，實現售電分析功能，后通過搭建系統完成工程化應用。

2 基于大數據算法的售電分析和售電預測

聚類算法是大數據處理中的重要分支，主要用于海量數據中尋找數據關聯的算法。文章通過聚類算法處理用戶數據之間內在聯系，通過數據關聯方式，對數據進行預處理，實現售電分析；通過線性回歸算法，對于售電量進行預測。

2.1營銷系統數據關聯方案

系統關聯方案主要包括：

運用聚類算法對電力營銷系統數據庫數據進行離散變換，形成強關聯直接可用數據源；

運用Apriori算法得到強關聯規(guī)則，給用戶提供符合其閾值的結果規(guī)則。即以售電量目標，通過時間、地區(qū)、行業(yè)、電價、天氣作未考量維度，構建數據庫模型。

2.2售電量預測方案

預測方案主要包括：

從數據庫中查詢對應時間歷史售電量數據，形成樣本，一般情況下查詢類似天氣六個月數據（本文以2016年1-6月數據為例）。并對形成樣本進行一次線性回歸如下：

對線性回歸量使用較小二乘法進行準確估計，從而計算出公式中a，b具體數值，得到具體回歸方程。將歷史數據作為自變量帶入一次線性方程，可以求出2016年7月售電量預測值。

調用2009-2015年7月同比數據值，形成樣本，采用步驟1方案形成2016年7月預測值。對于步驟1和步驟2預測出的2016年7月售電量預測值，采用算數平均減少預測誤差，該算術平均值為文章所示2016年7月售電量預計。

3系統設計與工程實際

系統總體架構如下圖。

電力營銷綜合分析系統體系架構通過數據采集與整合程序從底層業(yè)務系統的數據庫中抽取數據，整合到自己的數據庫中，形成數據集中管理，然后再能過數據采集與整合程序在數據層的基礎上形成由業(yè)務主題構成的數據倉庫，后，通過數據展現與分析的應用程序開發(fā)技術，實現電力營銷的分析、預測、決策。系統的總體架構分為四層，具體描述如下：

用戶交互層主要完成用戶與系統的友好交互功能，具體功能有用電量分析、售電量預測、報表查詢統計等。該應用程序客戶端界面采用java語言設計簡單易用的定制化頁面，辦事效率高，用戶體驗更具，部署于用戶三區(qū)系統，符合網絡安全要求規(guī)范。

業(yè)務邏輯處理層主要完成文章所示核心算法，并對信息數據進行預處理，從邏輯實體的實現上看，其表現為各種功能組件，這些功能組件是對象化組件模塊，可以實例化，具有過繼承重作用。考慮到系統后續(xù)維護和二次開發(fā)問題，業(yè)務邏輯處理層實現對象對外服務接口開放功能，便于調取和應用數據。

數據層：從數據層的構成看，是由數據訪問層和數據源共同組成的，從數據源的來源看，是由外部各業(yè)務系統數據庫產生的。而數據訪問層則要承擔起封裝對數據源的訪問。由于數據訪問層的存在，使業(yè)務邏輯層對底層數據存儲形式過于依賴的情況得以改變，應用系統的適應力增強，可以在各種不同類型的數據庫中得到更好的應用。

系統接口層：該層主要是和其他業(yè)務系統進行數據對接。通過上述系統架構，搭建基于大數據的營銷業(yè)務擴展系統，并于南方電網某地市局進行工程化驗收。系統掛網運行結果表明，該系統實現了電力營銷數據的智能化查詢、分析和統計工作，便于使用者及時掌握所轄用戶用電情況，實現客戶的市場化分析，有利于使用者及時調整營銷策略，減輕數據統計的工作強度。

4 安科瑞變電所電力運維云平臺介紹及選型

4.1 云平臺概述：

按照國家電網公司的統計，10kV及以上供電電壓等級的工商業(yè)用戶有200萬戶以上，此類“用戶側變配電所"產權歸電力用戶所有（工商企業(yè)、住宅小區(qū)、學校、醫(yī)院等），雖然數量眾多，但是日常的運行維護工作比較傳統，普遍存在以下痛點：

人工成本高：人工巡視、紙質記錄、電話溝通，缺乏智能化的手段

工作效率低：巡視頻率低、巡檢任務無法定位、巡檢過程不標準規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

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

搶修時間長：變電所設備種類較多，在分布上也比較分散，無法即時識別和定位故障信息，需要用戶通知后到現場確認；

運行大數據缺少分析：有些用戶未有數據匯總分析平臺，甚至未安裝電力儀表導致運維人員對現場電力參數信息不了解，無法確定電力系統是否正常運行。

4.2 應用場所

4.3 云平臺架構

我司的運維平臺綜合運用綜合保護裝置、多功能電力儀表、母排及線纜測溫裝置、變壓器溫控儀、視頻攝像頭、水浸煙霧、溫濕度、門磁等多種傳感器統一接入變電所現場的邊緣計算網關，經邊緣計算網關將數據封裝、壓縮、加密后上傳至云平臺。實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動；實現用戶側變配電所的24小時無人值守，全面監(jiān)測各配電回路運行狀態(tài)，即時定位故障，降低安全風險。通過手機APP下發(fā)運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程。將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度，即時發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核；響應泛在電力物聯網的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備。

4.4云平臺功能

　4.5云平臺配置方案

4.6產品介紹

AM5SE系列微機綜合保護裝置

功能

保護功能：主變差動保護功能、主變后備保護、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護、過電壓；

低電壓保護、大功率電機保護、高壓電動機綜合保護、PT并列功能、非電量保護、并網逆功率保護、檢同期功能；

測量功能：保護電流、測量電流、零序電流、母線電壓、零序電壓4-20MA輸出、直流測量；

通訊功能：提供RS485通訊接口，RS232維護接口，IRIG-B對時接口、USB升級接口，RJ45網口接口；

故障錄波功能：保護動作時觸發(fā)錄波，可以記錄故障前8個周波后四個周波的數據；

控制回路：自帶操作回路，防跳功能；

GPS校時功能：提供時鐘同步接口，接收GPS校時信號。

應用

35kV及以下電壓等級的變配電站及設備的保護測控功能，至少包括35kV進線/主變壓器（一般容量2000kVA以上）/PT/母聯、10kV進線/饋線/配電變壓器（一般容量2000kVA以下）/高壓電動機/高壓電容器/母聯/PT等設備的保護和自動控制功能。

ASD300系列智能操控裝置

功能

一次動態(tài)模擬圖指示及自檢帶電顯示、閉鎖及自檢；

核相、強制加熱、強制照明；

語音防誤提示；

人體感應及柜內照明、已帶電語音播報；

分合閘、遠方就地、儲能轉換開關；

分合閘回路完好指示/電壓測量；

預分預合閃光指示；

斷路器分合次數統計；

RS485串行通訊接口；

開關柜節(jié)點無線測溫；

全電參量測量。

應用

35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網柜。

ARTM-Pn無線測溫裝置

功能

接收60個ATE100/200/300/400；

3U3I電參量測量；

實時測溫功能；

RS485通訊接口，通過標準的MODBUS RTU協議實現組網功能；

具備自檢功能；

超溫、高溫、相間溫差報警、溫度突變量告警功能。

應用

變電站、配電室、箱變等。

APM810系列多功能電力儀表

功能

準確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級；

測量功能：三相電壓、三相電流、分相及總有功功率、分相及總無功功率、分相及總視在功率、分相及總功率因數、頻率、需量；

電能計量：分相及總雙向電能、四象限無功電能；

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

輸入輸出：2路開關量輸出（選配MD82模塊可擴至8路）；

及2路開關量輸入（選配MD82模塊可擴至26路），開關量輸出；

可配置為報警輸出或遠程遙控，DO用作報警輸出時可自由關聯報警內容；

SD卡存儲功能：用于電參量、電能、諧波等數據定時存儲，波形存儲等功能。

應用

適用于電力系統、工礦企業(yè)、公用設施、智能大廈等需要電力監(jiān)控的場合。

DTSD1352導軌式電能表

功能

測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計；

準確級精度：有功0.5S；

電流信號接入：直接接入10（80)A 經CT接入1（6）A；

電壓信號：100V 380V；

通信：RS485接口，支持MODBUS-RTU或者DL/T645通訊協議。

應用

適用于政府機關和大型公建中對電能的分項計量，也可用于企事業(yè)單位作電能管理考核。

ADW300無線智能儀表

功能

測量功能：三相電流、電壓、功率、頻率、總正反向有功電能統計、總正反向無功電能統計；

電能質量：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、功率需量及實時電流，功率需量；

準確級精度：0.5s級 ADW300外置互感器型1級；

電流信號規(guī)格：100A輸入，經互感器輸入，二次互感接入；

通訊方式：RS485、 LORA無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。

應用

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

ARCM300系列電氣火災監(jiān)控儀表

功能

測量：單回路剩余電流、4路溫度、電壓、電流、功率、頻率、功率因數、視在電能、四象限電能；

保護：剩余電流、溫度、過流等；

報警：聲光報警，支持消音、復位操作；

開關量：1路繼電器輸出、4路開關量輸入；

通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。

應用

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

ANET智能網關

功能

數據采集（支持串口、以太網，只需配置即可兼容支持標準電力規(guī)約的各類儀表）；

數據上傳（支持往上海分類分項能耗平臺、寧夏電力需求側平臺、江蘇電力運維平臺、浙江電力運維平臺上傳數據）；

邊緣計算（靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數據合并計算、斷點續(xù)傳、數據加密、4G路由）；

遠程管理（遠程配置、遠程升級、遠程監(jiān)視）。

應用

泛在電力物聯網、能耗系統平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統、運維系統平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺。

4.7云平臺現場應用圖片

展廳現場運維團隊采集箱內部圖

高配現場門磁安裝煙感安裝

安裝漏水檢測安裝低壓柜儀表

4.8平臺價值

為電力運維企業(yè)提供線上運維服務平臺，實時集中監(jiān)測所有變電所用電情況、統一調度運維巡檢安排，線上線下聯動。

將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統一管理，提高運維效率、提高故障響應速度；

響應泛在電力物聯網的政策，增加客戶粘性，為后期的增值服務開展做準備；

為售電企業(yè)提供電能集抄服務，即時掌握用戶用電量情況，避免偏差考核。

4.9訪問方式

微信掃碼下載網頁版：www.acrelcloud。。ｃｎ

4.10 典型案例

參考文獻

[1] 彭小圣,鄧迪元,程時杰,等.面向智能電網應用的電力大數據關鍵技術[J].中國電機工程學報,2015,35(3):503-511.

[2] 魏艷平.基于大數據平臺的電力營銷分析決策系統的研究[D].成都:西華大學,2017.

[3] 王亮.大數據背景下電力企業(yè)營銷管理創(chuàng)新研究[D].北京:華北電力大學,2015.

[4] 湯平瑜.大數據在電力營銷系統中的應用及工程實例解析

[5] 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版.

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