淺談大數(shù)據(jù)在電力營銷系統(tǒng)中的應(yīng)用及工程實(shí)例解析
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易允恒
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(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)，對客戶需求進(jìn)行判斷分析，服務(wù)于營銷鏈條，提升企業(yè)市場競爭力和供電服務(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(shí)現(xiàn)電力營銷數(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)測準(zhǔn)確性，對營銷服務(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；營銷鏈條
1 研究背景
隨著電力市場改革的推進(jìn)，售電市場逐步放開，對于電力企業(yè)提出了高的要求。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，對市場、客戶和自身管理進(jìn)行全面分析和提升。如何好地利用各系統(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)對電力營銷行業(yè)進(jìn)行提升是現(xiàn)階段研究重點(diǎn)。
現(xiàn)階段國內(nèi)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(jìn)行側(cè)寫，提供個(gè)性化服務(wù)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(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)挖掘算法對于用戶已有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理預(yù)測，實(shí)現(xiàn)售電分析功能，后通過搭建系統(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
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。文章通過聚類算法處理用戶數(shù)據(jù)之間內(nèi)在聯(lián)系，通過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方式，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)售電分析；通過線性回歸算法，對于售電量進(jìn)行預(yù)測。
2.1營銷系統(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)用聚類算法對電力營銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(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)庫模型。
2.2售電量預(yù)測方案
預(yù)測方案主要包括：
從數(shù)據(jù)庫中查詢對應(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）。并對形成樣本進(jìn)行一次線性回歸如下：
對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)測值。對于步驟1和步驟2預(yù)測出的2016年7月售電量預(yù)測值，采用算數(shù)平均減少預(yù)測誤差，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。
電力營銷綜合分析系統(tǒng)體系架構(gòu)通過數(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(chǔ)上形成由業(yè)務(wù)主題構(gòu)成的數(shù)據(jù)倉庫，后，通過數(shù)據(jù)展現(xiàn)與分析的應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力營銷的分析、預(yù)測、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、報(bào)表查詢統(tǒng)計(jì)等。該應(yīng)用程序客戶端界面采用java語言設(shè)計(jì)簡單易用的定制化頁面，辦事效率高，用戶體驗(yàn)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，這些功能組件是對象化組件模塊，可以實(shí)例化，具有過繼承重作用?？紤]到系統(tǒng)后續(xù)維護(hù)和二次開發(fā)問題，業(yè)務(wù)邏輯處理層實(shí)現(xiàn)對象對外服務(wù)接口開放功能，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(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的。而數(shù)據(jù)訪問層則要承擔(dān)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(wù)邏輯層對底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式過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)庫中得到好的應(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)對接。通過上述系統(tǒng)架構(gòu)，搭建基于大數(shù)據(jù)的營銷業(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)客戶的市場化分析，有利于使用者及時(shí)調(diào)整營銷策略，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：
按照國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計(jì)，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(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、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)無法定位、巡檢過程不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；
安全隱患：有些用電單位無專業(yè)維護(hù)電工、無法即時(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：變電所設(shè)備種類較多，在分布上也比較分散，無法即時(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(yùn)行。
4.2 應(yīng)用場所
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(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)無人值守，全面監(jiān)測各配電回路運(yùn)行狀態(tài)，即時(shí)定位故障，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。通過APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到人員上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程。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)、三段式過流帶方向帶電壓閉鎖、三段式過流、零序電流保護(hù)、過電壓；
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；
測量功能：保護(hù)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(hù)接口，IRIG-B對時(shí)接口、USB升級接口，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及以下電壓等級的變配電站及設(shè)備的保護(hù)測控功能，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；
語音防誤提示；
人體感應(yīng)及柜內(nèi)照明、已帶電語音播報(bào)；
分合閘、遠(yuǎn)方就地、儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換開關(guān)；
分合閘回路完好指示/電壓測量；
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；
開關(guān)柜節(jié)點(diǎn)無線測溫；
全電參量測量。
應(yīng)用
35KV高壓及以下中置柜，手車柜，環(huán)網(wǎng)柜。
ARTM-Pn無線測溫裝置
功能
接收60個(gè)ATE100/200/300/400；
3U3I電參量測量；
實(shí)時(shí)測溫功能；
RS485通訊接口，通過標(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：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(jì)量：分相及總雙向電能、四象限無功電能；
電能質(zhì)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)、波峰因子、電流K系數(shù)測量；
輸入輸出：2路開關(guān)量輸出（選配MD82模塊可擴(kuò)至8路）；
及2路開關(guān)量輸入（選配MD82模塊可擴(kuò)至26路），開關(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)控的場合。
DTSD1352導(dǎo)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(jì)、總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；
準(zhǔn)確級精度：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(jì)、總正反向無功電能統(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)確級精度：0.5s級 ADW300外置互感器型1級；
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無線通訊、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
應(yīng)用
ADW300方便用戶進(jìn)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(yùn)維、環(huán)保監(jiān)管等在線監(jiān)測類平臺(tái)中。
ARCM300系列電氣火災(zāi)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(hù)：剩余電流、溫度、過流等；
報(bào)警：聲光報(bào)警，支持消音、復(fù)位操作；
開關(guān)量：1路繼電器輸出、4路開關(guān)量輸入；
通訊方式：RS485、NB-IOT無線通訊、4G無線通訊。
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、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)場應(yīng)用圖片
展廳現(xiàn)場 運(yùn)維團(tuán)隊(duì) 采集箱內(nèi)部圖
高配現(xiàn)場 門磁安裝 煙感安裝
槍機(jī)安裝 漏水檢測安裝 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。
4.9訪問方式
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4.10 典型案例
參考文獻(xiàn)
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[5] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版.
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246
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