基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)異常分析線損精益化管理研究與系統(tǒng)開發(fā)

周樹 楊霽 孫繼澤 周良浩

摘? ?要：線損是影響電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營效益的核心要素之一，也是衡量電力系統(tǒng)設計、生產(chǎn)、管理的重要指標，直接關(guān)系到電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟效益。加強線損管理，最大程度的降低線損，是電力企業(yè)增加經(jīng)濟效益、保持良好發(fā)展態(tài)勢的重要途徑。為更好的實現(xiàn)線損全自動歸真管理國網(wǎng)公司推行同期線損管理，同期線損涵蓋多個系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，因此對于數(shù)據(jù)治理工作中異常數(shù)據(jù)的分析、定位費時費力。本文通過開展檔案、模型、采集、營配貫通、數(shù)據(jù)一致性、動態(tài)設定線損率閾值等關(guān)聯(lián)分析工作，更加科學、合理的定位影響線損的數(shù)據(jù)及因素，為線損治理工作提供一套專業(yè)、合理、行之有效的治理體系，同時為供電企業(yè)和電力用戶帶來明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：同期線損? 關(guān)聯(lián)分析? 數(shù)據(jù)治理

中圖分類號：TM76;TP315? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（a）-0185-03

1? 研究背景

線損率指標綜合反映電網(wǎng)運行中各環(huán)節(jié)的損耗，集中體現(xiàn)生產(chǎn)、調(diào)度、營銷等各項核心業(yè)務的管理水平 ，國家電網(wǎng)新時期同期線損管理綜合反映了電網(wǎng)的基礎(chǔ)設備管理、智能電表覆蓋情況、采集成功情況以及各個業(yè)務系統(tǒng)之間貫通互聯(lián)的及時性、有效性，以及不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸、關(guān)聯(lián)關(guān)系的貫通正確性。在同期管理模式下，引起線損異常的成因較為復雜，導致線損異常查找相對困難且費時。

數(shù)據(jù)相關(guān)性是指數(shù)據(jù)之間存在某種關(guān)系。大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)相關(guān)分析因其具有可以快捷、高效地發(fā)現(xiàn)事物間內(nèi)在關(guān)聯(lián)的優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注，并有效地應用于推薦系統(tǒng)、商業(yè)分析、公共管理、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。數(shù)據(jù)相關(guān)性可以時序分析、空間分析等方法進行分析。數(shù)據(jù)相關(guān)性分析也面對著高維數(shù)據(jù)、多變量數(shù)據(jù)、大規(guī)模數(shù)據(jù)、增長性數(shù)據(jù)及其可計算方面等挑戰(zhàn) 。主要的關(guān)聯(lián)分析方法有聚類分析法、相關(guān)系數(shù)法。

本文采用K-Means法是動態(tài)聚類法，其思想是隨機選擇k個對象，每個對象初始地代表一個類的平均值或中心，對剩余每個對象，根據(jù)其到類中心的距離，被劃分到最近的類，然后重新計算每個類的平均值，不斷重復這個過程，直到所有的樣本都不能再分配為止。K-Means的目標是要將數(shù)據(jù)點劃分為k個對象群，找到這每個對象群的中心，并且最小化函數(shù)

（1）

相關(guān)分析是探討對于不相同的變量間相關(guān)性程度的一種通用的統(tǒng)計學方法。通過相關(guān)性分析，決策者可以使用兩個隨機變量得出他們之間的相關(guān)系數(shù)和單個變量與多個變量么間的相關(guān)系數(shù)來分析所求變量相互間的線性相關(guān)性，從而更加合理地得到最佳方案并采用合適的方法，減小信息中不確定性問題所帶來的影響。求X、Y的相關(guān)系數(shù)：

（2）

式中、表示X和Y的平均值;若相關(guān)系數(shù)ρ大于ρ0則相關(guān)，ρ0為設定的經(jīng)驗值。

2? 系統(tǒng)特點

線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件，通過開展檔案、模型、采集、營配貫通、數(shù)據(jù)一致性、動態(tài)設定線損率閾值等關(guān)聯(lián)分析工作，更加科學、合理的定位影響線損的數(shù)據(jù)及因素，為線損治理工作提供一套專業(yè)、合理、行之有效的治理體系，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及異常數(shù)據(jù)深入開展數(shù)據(jù)治理工作，提高了線損管理的全面性及有效性。通過該治理體系，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并合理地解決問題，為線損治理工具提供了堅強的支撐，提升了電網(wǎng)異常數(shù)據(jù)的治理，為供電企業(yè)和電力用戶帶來了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件具有以下特點：

系統(tǒng)采用OSGI技術(shù)架構(gòu)、J2EE開發(fā)平臺，由多個獨立的業(yè)務模塊構(gòu)成，能夠進行靈活的拆分組合，使系統(tǒng)具有良好的伸縮性。

系統(tǒng)從多方位著手分析眾多影響線損率的因素，通過動態(tài)設定閾值，對線損治理工作的開展提供有力的支撐。

3? 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)管理標準化通過信息化手段來實現(xiàn)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進、可擴展能力強信息化平臺，是系統(tǒng)標準化管理的基礎(chǔ)。

系統(tǒng)遵循易用性、可擴展性等原則，基于B/S模式構(gòu)建?？蛻舳耸褂脼g覽器，無需安裝任何程序，免維護，界面簡潔友好。系統(tǒng)采用J2EE技術(shù)，OSGI服務架構(gòu)，按照通用化、具有可擴展性的要求，系統(tǒng)的信息平臺以一個規(guī)范化的四層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括數(shù)據(jù)庫層、服務層、應用層和展現(xiàn)層，信息平臺的不同層次采用了不同的技術(shù)實現(xiàn)。平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)層。

數(shù)據(jù)庫層承載所有業(yè)務基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是抽象設計的結(jié)果。數(shù)據(jù)層主要包括：檔案、模型、采集、關(guān)口電量、線損計算結(jié)果、異常分析等。

（2）服務層。

服務層是信息化的需要，它是信息化中數(shù)據(jù)與業(yè)務的橋梁，是體現(xiàn)應用的工具?；跇藴驶⒁?guī)范化的原則，各類服務都按照標準化的思路進行建設。數(shù)據(jù)處理按照有關(guān)文件規(guī)定或者專家知識梳理形成標準化的知識庫，系統(tǒng)管理采用標準工作流、規(guī)范的權(quán)限管理與嚴格的安全機制來進行建設。

（3）應用層。

應用層集中體現(xiàn)了業(yè)務領(lǐng)域，包含業(yè)務邏輯與業(yè)務應用，其規(guī)范化的應用固化了業(yè)務處理方法，體現(xiàn)了標準化工作的精髓。應用層在數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上，按照服務層的框架，主要實現(xiàn)線損治理工作的問題分析、定位及治理，實現(xiàn)線損治理指標的提升工作。

（4）展現(xiàn)層。

展現(xiàn)層是整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)的最前端與最終表現(xiàn)，且與用戶有最直接的對話。展現(xiàn)層是數(shù)據(jù)和業(yè)務展現(xiàn)的通道，通過企業(yè)門戶展現(xiàn)工具可以圖、表、曲線等多種形式展現(xiàn)指標結(jié)果。因此，展現(xiàn)層的建設充分考慮了人機交互的各種特點，以現(xiàn)有的先進的可視化、圖形化技術(shù)為建設保障，實現(xiàn)一個圖表、數(shù)據(jù)人性化展示的系統(tǒng)門戶。

4? 線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件

線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件通過對PMS2.0系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)、一體化電量與管理系統(tǒng)等內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)的檔案、模型、采集、關(guān)口電量以及線損結(jié)果的分析，根據(jù)動態(tài)設置閾值，采用大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析影響線損核心因素，對技術(shù)降損工作開展提供數(shù)據(jù)支撐。通過細化影響線損管理的顆粒度， 實現(xiàn)源數(shù)據(jù)逆向追溯以及問題邏輯分類，作為優(yōu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量提升依據(jù)，從而提升線損治理工作的有效開展?；诟黝惍惓?shù)據(jù)分析結(jié)果，直接定位異常原因，以圖文并茂的形式綜合反映線損情況。線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，包括系統(tǒng)設置、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)質(zhì)量提升三大功能模塊，以下逐一介紹。

4.1 系統(tǒng)設置

系統(tǒng)設置管理模塊根據(jù)線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件對數(shù)據(jù)的要求，實現(xiàn)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理與維護功能。主要包括數(shù)據(jù)多版本管理（月、日、自定義計算）、電壓等級維護、指標動態(tài)閾值設置以及權(quán)限管理。

4.2 數(shù)據(jù)集成

線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件通過對PMS2.0系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)、一體化電量與管理系統(tǒng)等系統(tǒng)的檔案、模型、采集、關(guān)口電量以及線損結(jié)果的分析，為線損治理工作提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理部分：主要包括檔案數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)。檔案數(shù)據(jù)模塊實現(xiàn)檔案數(shù)據(jù)抽取功能，為模型分析、表底、電量功能提供支撐;模型數(shù)據(jù)：該模塊實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的導入、數(shù)據(jù)分發(fā)、計量點校驗等功能，為線損結(jié)果的計算提供支撐;采集數(shù)據(jù)：該模塊實現(xiàn)表底、電量數(shù)據(jù)的導入工作，為關(guān)口電量、線損結(jié)果、表底、電量的異常數(shù)據(jù)分析提供強有力的支持。

（2）計量電量管理部分：主要包括計量點管理、換表、關(guān)口電量管理。計量點管理模塊實現(xiàn)表底、電量的計算功能，為關(guān)口電量、線損結(jié)果等模塊提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源;換表管理模塊實現(xiàn)對電能表換表記錄計算功能，為電量表電量提供電量的正確性;關(guān)口電量模塊實現(xiàn)對計量點、電能表表底、電量的計算、展示功能，支持數(shù)據(jù)導出等功能。

（3）線損結(jié)果：該模塊實現(xiàn)對設備進行線損計算功能，集達標率匯總、白名單、線損打包等功能為一體，方便數(shù)據(jù)的查看與分析，支持數(shù)據(jù)導出等功能。

4.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量提升

數(shù)據(jù)質(zhì)量提升模塊對各個指標進行關(guān)聯(lián)異常數(shù)據(jù)分析，進一步為線損治理工作提供異常數(shù)據(jù)的分析、定位功能，使用戶能夠更加方便、準確的定位異常數(shù)據(jù)。

（1）可視化展示：該模塊實現(xiàn)電力企業(yè)當前整體概況、同期線損情況分析、配線及臺區(qū)線損率及供電所配網(wǎng)情況分析結(jié)果的展示，采用數(shù)據(jù)與圖形結(jié)合的方式展現(xiàn)，使用戶能夠很清晰的定位問題所在。

（2）基于關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的異常診斷分析：包括臺區(qū)數(shù)據(jù)分析、配線數(shù)據(jù)分析。

臺區(qū)數(shù)據(jù)分析：該模塊實現(xiàn)臺區(qū)異常數(shù)據(jù)的匯總及臺區(qū)異常明細的展示功能，對各臺區(qū)的異?？倲?shù)、線損波動、線損異常、模型數(shù)據(jù)分析、采集數(shù)據(jù)分析等進行匯總，并對每一項異常分析數(shù)據(jù)進行明細的異常功能，且支持對各臺區(qū)進行特殊標注（打標簽）功能，支持數(shù)據(jù)導出功能。

配線數(shù)據(jù)分析：該模塊實現(xiàn)配線異常數(shù)據(jù)的匯總及配線異常明細的展示功能，對各配線的異常總數(shù)、線損波動、線損異常、模型數(shù)據(jù)分析、采集數(shù)據(jù)分析等進行匯總，并對每一項異常分析數(shù)據(jù)進行明細的異常功能，且支持對各配線進行特殊標注（打標簽）功能，支持數(shù)據(jù)導出功能。

營配關(guān)系分析：該模塊實現(xiàn)對線變關(guān)系、臺戶關(guān)系數(shù)據(jù)的展示，對供電公司下的異常關(guān)系數(shù)據(jù)進行展示。

（3）異常數(shù)據(jù)分析：包括異常統(tǒng)計和異常數(shù)據(jù)展示。異常統(tǒng)計模塊實現(xiàn)達標率波動異常統(tǒng)計及當月不達標情況統(tǒng)計功能，針對配線及臺區(qū)線損率一段時間內(nèi)的線損率情況進行分析，采用數(shù)據(jù)及圖形方式進行展示。異常數(shù)據(jù)展示模塊實現(xiàn)對所有異常數(shù)據(jù)結(jié)果進行展示的功能，可針對異常類別及異常級別進行多方位的數(shù)據(jù)展示。

（4）檔案異常監(jiān)測：該模塊實現(xiàn)對配線、臺區(qū)檔案異常數(shù)據(jù)的展示，對供電公司下的異常檔案數(shù)據(jù)采用圖、表相結(jié)合的形式進行展示，支持數(shù)據(jù)導出功能。

（5）線損分析報表：該模塊實現(xiàn)對配線、臺區(qū)、母平等線損率進行分析，對特定線損率區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進行匯總及明細的展示，支持數(shù)據(jù)導出功能。

5? 結(jié)語

本文基于電力大數(shù)據(jù)相關(guān)分析，利用多源貫通診斷和多維聚類分析對配電網(wǎng)線損進行綜合診斷分析，在新時期實行同期線損管理的背景下，延伸了線損管理的深廣度，應用大數(shù)據(jù)分析快速查找定位線損異常原因。線損多源數(shù)據(jù)治理輔助工具軟件，利用關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的分析方法對檔案、模型、數(shù)據(jù)采集等多系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析、異常定位，采用相關(guān)系數(shù)法對配線線損異常指標進行動態(tài)診斷，結(jié)合線損多維聚類及相關(guān)系數(shù)從采集完整性、線變關(guān)系正確性、異常電量等方面綜合展示差異數(shù)據(jù)，輔助定位問題，指導業(yè)務部門更加合理、有效的進行線損治理工作，進一步彌補了電網(wǎng)企業(yè)中數(shù)據(jù)存在的漏洞和不足。

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