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    淺談大數(shù)據(jù)在電力營銷系統(tǒng)中的應用及工程實例解析

    更新時間:2021-12-20 點擊次數(shù):815
    摘要:隨著電力行業(yè)各系統(tǒng)接入,海量數(shù)據(jù)涌現(xiàn),如何利用電網信息化中大量數(shù)據(jù),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(xiàn)階段市級營銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型,搭建基于大數(shù)據(jù)的營銷決策分析系統(tǒng),實現(xiàn)電力營銷數(shù)據(jù)分析、客戶分析等工程實例。該系統(tǒng)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(shù)據(jù);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(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)技術對電力營銷行業(yè)進行提升是現(xiàn)階段研究重點。
           現(xiàn)階段國內利用大數(shù)據(jù)對電力營銷方面的研究較少,主要研究在于營銷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化方面,系統(tǒng)偏向于企業(yè)管理。對于利用大數(shù)據(jù)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(tǒng)的異構數(shù)據(jù)進行整合,建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺,利用數(shù)據(jù)挖掘算法對于用戶已有數(shù)據(jù)進行處理預測,實現(xiàn)售電分析功能,后通過搭建系統(tǒng)完成工程化應用。
    2 基于大數(shù)據(jù)算法的售電分析和售電預測
           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)關聯(lián)的算法。文章通過聚類算法處理用戶數(shù)據(jù)之間內在聯(lián)系,通過數(shù)據(jù)關聯(lián)方式,對數(shù)據(jù)進行預處理,實現(xiàn)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(tǒng)數(shù)據(jù)關聯(lián)方案
    系統(tǒng)關聯(lián)方案主要包括:
           運用聚類算法對電力營銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行離散變換,形成強關聯(lián)直接可用數(shù)據(jù)源;
           運用Apriori算法得到強關聯(lián)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(shù)據(jù)庫模型。
    2.2售電量預測方案
    預測方案主要包括:
           從數(shù)據(jù)庫中查詢對應時間歷史售電量數(shù)據(jù),形成樣本,一般情況下查詢類似天氣六個月數(shù)據(jù)(本文以2016年1-6月數(shù)據(jù)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(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月售電量預測值。
           調用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(shù)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(tǒng)設計與工程實際
    系統(tǒng)總體架構如下圖。
           電力營銷綜合分析系統(tǒng)體系架構通過數(shù)據(jù)采集與整合程序從底層業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù),整合到自己的數(shù)據(jù)庫中,形成數(shù)據(jù)集中管理,然后再能過數(shù)據(jù)采集與整合程序在數(shù)據(jù)層的基礎上形成由業(yè)務主題構成的數(shù)據(jù)倉庫,后,通過數(shù)據(jù)展現(xiàn)與分析的應用程序開發(fā)技術,實現(xiàn)電力營銷的分析、預測、決策。系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng),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(shù)據(jù)進行預處理,從邏輯實體的實現(xiàn)上看,其表現(xiàn)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??紤]到系統(tǒng)后續(xù)維護和二次開發(fā)問題,業(yè)務邏輯處理層實現(xiàn)對象對外服務接口開放功能,便于調取和應用數(shù)據(jù)。
           數(shù)據(jù)層:從數(shù)據(jù)層的構成看,是由數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)源共同組成的,從數(shù)據(jù)源的來源看,是由外部各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫產生的。而數(shù)據(jù)訪問層則要承擔起封裝對數(shù)據(jù)源的訪問。由于數(shù)據(jù)訪問層的存在,使業(yè)務邏輯層對底層數(shù)據(jù)存儲形式過于依賴的情況得以改變,應用系統(tǒng)的適應力增強,可以在各種不同類型的數(shù)據(jù)庫中得到更好的應用。
           系統(tǒng)接口層:該層主要是和其他業(yè)務系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)對接。通過上述系統(tǒng)架構,搭建基于大數(shù)據(jù)的營銷業(yè)務擴展系統(tǒng),并于南方電網某地市局進行工程化驗收。系統(tǒng)掛網運行結果表明,該系統(tǒng)實現(xiàn)了電力營銷數(shù)據(jù)的智能化查詢、分析和統(tǒng)計工作,便于使用者及時掌握所轄用戶用電情況,實現(xiàn)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(shù)據(jù)統(tǒng)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(tǒng)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(shù)量眾多,但是日常的運行維護工作比較傳統(tǒng),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(xiàn)場確認;
           運行大數(shù)據(jù)缺少分析:有些用戶未有數(shù)據(jù)匯總分析平臺,甚至未安裝電力儀表導致運維人員對現(xiàn)場電力參數(shù)信息不了解,無法確定電力系統(tǒng)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(tǒng)一接入變電所現(xiàn)場的邊緣計算網關,經邊緣計算網關將數(shù)據(jù)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(tǒng)一調度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動;實現(xiàn)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(tǒng)一管理,提高運維效率、提高故障響應速度,即時發(fā)現(xiàn)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(lián)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(shù)據(jù);
           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(lián)、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(lián)/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(shù)統(tǒng)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(xié)議實現(xiàn)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(shù)、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(shù)、電話波峰因子、電流K系數(shù)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(lián)報警內容;
           SD卡存儲功能:用于電參量、電能、諧波等數(shù)據(jù)定時存儲,波形存儲等功能。
           應用
           適用于電力系統(tǒng)、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(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)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(xié)議。
           應用
           適用于*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(tǒng)計、總正反向無功電能統(tǒng)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(shù)、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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù));
           邊緣計算(靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)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(lián)網、能耗系統(tǒng)平臺、電力需求側管理平臺、第三方云平臺、預付費系統(tǒng)、運維系統(tǒng)平臺、電力監(jiān)控平臺、能源綜合管理平臺。
     
    4.7云平臺現(xiàn)場應用圖片  
      
     
                   展廳現(xiàn)場                 運維團隊               采集箱內部圖
     
    高配現(xiàn)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(tǒng)一調度運維巡檢安排,線上線下聯(lián)動。
           將企業(yè)集團/高等院校內廣泛分布的變電所集中統(tǒng)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(lián)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。


    4.10 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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)平臺的電力營銷分析決策系統(tǒng)的研究[D].成都:西華大學,2017.

    [3] 王亮.大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)在電力營銷系統(tǒng)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.

    作者簡介:

        侯文莉,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為變電所智能監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)與應用


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