摘要：采集系统是智能用电服务环节的技术基础，其数据采集的准确性对智能电网建设具有重要重要意义。尤其随着采集系统深化应用工作的不断推进，各专业对采集数据准确性的要求逐渐提升，因此各供电单位应加强数据采集异常问题的监控与分析，并从源头上做好预防工作，有效提高采集系统数据采集。
关键词：采集系统；异常数据；异常分析
1 用户用电信息采集系统
用电信息采集系统通过对电力用户的用电信息的采集，并对采集的信息进行处理，同时对整个数据进行实时在线监控，从而更好地分析和管理电力客户的用电行为，尤其是在计量是否异常、电能质量高低的监测方面具有十分重要的效果，而这些功能在促进电网智能化的过程中发挥了巨大的作用。常见的用电信息采集系统一般由三部分组成，一是采集设备；二是通信信道；三是主站。该系统的基本建设目标是要求实现“全覆盖、全采集”，系统建设要求必须覆盖全部电力用户，保证用户用电过程的各类信息全面采集，还需要采集电力用户各时段电能示值、电压、电流、功率、功率因数、剩余电量电费等数据项值，系统对大用户的数据采集要求是每隔15分钟采集一次，居民用户则要求要低一些，至少采集每日日末冻结数据即可，每日采集的数据数量非常巨大。一旦系统建成，就能利用其对用户的电表运行的情况进行分析。
2 数据审核原理
数据审核是利用数据间的横向和纵向关联度进行比对，对数据本身是否可信进行审查，利用数据时间戳、分时计量示值间、前后日期间的逻辑关系进行审查，甄别出错误数据和无效数据，对数据作出标识，标识数据可信度，为后续的数据应用做好准备。数据的审核是在数据采集入库时进行的，数据采集时需要同时处理大量的与终端的通信报文，要求及时解析报文，获取数据，对通信和数据处理有明确的时限要求，所以要求判别逻辑简单高效，不能有大量的查询关联计算。用电信息采集系统常规的采集数据主要分为电能计量类数据和实时测量类数据。电能计量类数据存储在电能数据表中，分为：日冻结、月冻结、抄表日冻结、结算日冻结4个表，按照采集对象、采集日生成记录，具体字段包括正向有功，反向有功，正向无功，反向无功，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限无功的14个费率共计112个字段。
3 电能计量数据审核逻辑
3.1数据时间戳检查
从用电信息采集系统现场采集终端中获取数据时，终端已对数据进行了数据发生时刻的标识，在G/DW376.1通信协议中称为“终端抄表时刻”，更为准确的名称应为数据发生时刻。检验数据时刻原本是为了检查终端对抄表失败的处理逻辑，当终端与电能表通信失败时，终端内存中的实时数据区会保留上次成功时刻的数据，但在形成日冻结数据时，常有终端厂商有意或无意地用此数据作为日末冻结值，导致日冻结数据很可能是多天以前的数据。
3.2不能出现空值、零值
电能表对有功电能示值的计量，至少必须有正向有功总电能示值，对于两费率电能表还有峰、谷示值，对于四费率电能表还有尖、峰、平、谷示值。但在数据采集过程中，常会发生数据缺项，例如：有峰谷示值，但缺少总示值等异常情况。检查逻辑分为3个部分：数据记录中“正向有功总”不能为空值（NULL）；有功电能示值中，尖峰有值（不为零或者空）时，峰、平、谷任一无值（空或者零），但允许峰平谷同时无值；有功电能示值峰、平同时有值，而谷为NULL或者平、谷同时有值而峰为NULL。电能表通信规约中，对于多费率表定义了费率1、费率2、费率3……费率14，可以设置多个时段，设置时段与费率的关系。由于参数可设置，不同类型、不同厂商、不同时期、不同供电单位对此均有不同的设置，结果同样的四费率电表，费率1代表的可能是尖，也可能是峰；也可能用费率4来代表尖，这就是费率顺序不同。
3.3电能示值下降
在通过前面几项检查后，同一个记录内的数据间逻辑已检查通过，下面考虑同一只电能表连续几日之间的数据关系。电能示值应该是一直累计增长的一个数值，当日的数值一定不会小于昨日的数值，所以检查逻辑也很简单，仅针对“总电能示值”检查：当D1＜D2且D1＜D3时，D1无效。D1为当日总电能示值，D2为昨日总电能示值，D3为前日总电能示值。这里增加了一个D1＜D3的判定，是为了防止D2突然增长本身无效而导致误判。
3.4电能示值突增
电能表突然异常计量（飞走）或者抄表时突然出现一个奇异的大数值，也是自动化抄表中经常碰到的问题，突然增长量一般不易界定，笔者建议的判定规则是：当D1-D2＞1500时，D1无 效；当D1-D2＞300且D2-D3＜10时，D1无 效；当D1＜D2且D1＞D3时，D2无效。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆D1为当日总电能示值，D2为昨日总电能示值，D3为前日总电能示值。
4 数据审核结果及异常数据成因分析
4.1数据时间戳检查
实验开始阶段，在500万只电能表的时间戳检查中，就发现每天有近3000只电能表数据日期不正确，主要集中在个别厂商的终端上。通知终端厂商更正，在进行远程软件升级后，此现象得到解决，但系统每天还是会检查到近百个此类现象，数据时间戳差异很大。分析产生此问题的原因，发现大部分情况是偶尔出现的，估计是终端特殊工况下的偶发错误所致，例如：突然停电，死机重启等，而也有个别终端下的电能表大部分出现此类情况，且多日重复出现，现场检查发现终端内部出现了硬件故障。
4.2出现空值、零值情况
根据现场检查，空值的出现主要是3个方面的原因：一是终端内的电能表规约类型设置不正确，电能表在通信过程中的费率顺序因各个厂商并不统一，在现场调试时需要根据实际情况核对正确设置；二是RS485通信线路受到外界信号干扰或者是电能表RS485端口的驱动能力不足，导致终端接收电能表的数据时出现通信错误，受到的数据报文错乱，导致数据丢失或奇异；三是电能表内部的存储数据出现错乱，直接从表内读数的数据不正确。
4.3分时电量相加与总电量不合
对分时电量相加不等于总电量此类异常数据的历史数据查看和现场检查发现，产生原因分为2类：差值很大，约占60%，原因和上面产生空值数据的原因相同，数据明显具有缺项或者偶发数据奇异，主要是终端采集电能表数据存在通信问题造成的无效数据；差值不大，约占40%，电能表内存储数据和液晶显示数据比较，电能表的总数和分时数据不相等。
4.4有功示值下降对有功示值下降类异常数据的历史数据
查看和现场检查发现，产生原因分为2类：一是示值突然下降或大数值来回波动，约占80%，主要是终端与电能表间通信的RS485受干扰导致接收到异常数据，此外，个别厂商的某种型号电能表在特定条件下RS485通信逻辑出错，接收非本电能表地址的错误通信；二是示值下降很小的数值，约占20%，这是个别厂商的某种型号电能表在用户不用电的情况下，出现微量的倒走现象。
4.5有功示值异常突增
电能示值突增的主要原因还是此前该电能表未能正常抄表，一直抄收了虚假数据，调试后数据的突然变化导致。造成虚假数据的原因：个别厂商的某种型号电能表在特定条件下RS485通信逻辑出错，接收非本电能表地址的错误通信。
5 智能电网背景下电量数据的特点分析
随着用户用电信息采集系统的不断应用和智能计量装置的应用，电网智能化已成为目前的发展趋势，因而在智能电网背景下的电量数据特点也会发生较大的变化。具体而言，主要具有以下特点：一是电量数据量日益增加，随着电网智能化水平的不断提升，我国工业事业的快速发展，用电量自身就在不断的上升，而在用户用电信息采集系统的辅助下，各级电力部门的电量数据最终汇集到用户用电信息采集系统，使得系统处理的数据量正在不断的上升。二是数据传输与处理速度快速升高，随着用户用电信息采集系统的不断健全和发展，为了更好地应对日益增加的电量数据，加强现代计算机技术和人工智能技术的应用已经势在必行，而这就能有效的促进数据传输速度的加快，同时也能提高数据的处理能力，例如利用光纤传输数据，就能提高传输速度，利用固态硬盘存储数据，就能加快数据的读取速度，并在人工智能技术的辅助下促进处理成效的提升。三是数据粒度降低，管理更精密。目前，多数电量采集终端存储电能表数据的采集间隔时间为15min，在采集终端参数设置中最小采集间隔时间是1min。在计量点，电量数据采集呈现在线流数据特征，这种在线的流数据挖掘同传统数据挖掘技术有本质的不同。流数据挖掘技术的使用使得电量数据的分析和管理更加精细。
6 结语
综上所述，利用用电信息采集系统对电能计量数据进行分析具有十分重要的意义。新时期背景下的电力企业，只有切实加强对其异常原因的分析，结合电能计量数据异常的类型，掌握智能电网背景下电量数据的特点，采取针对性的措施降低数据异常的概率，才能更好地促进电力企业走向可持续的发展道路，并为此而不懈努力。
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论文作者:李钧
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
标签：数据论文; 电能论文; 终端论文; 电能表论文; 电量论文; 费率论文; 采集系统论文; 《电力设备》2017年第13期论文;