基于用電信息采集系統的預付費計量監控功能的實現

何培東，張君勝，卿 蓮

（1.四川省電力公司 計量中心，成都 610072；2.四川省電力公司 內江營業局，內江 641003）

1 系統開發應用背景

計量監控主要是指對電能計量裝置的現場運行狀態的相關數據、信息進行收集、監測和分析。在電力營銷工作發展的早期階段，計量監控主要依靠供電企業人工現場巡檢。這一時期的計量監控的服務對象是供電企業，其主要目的是發現可能存在異常或故障，以指導供電企業做出正確的判斷與處理。對于大批量的用電客戶，供電企業需要投入大量的人力、物力進行人工巡檢。但是，人工巡檢往往只能發現查處一些比較顯性的計量異常或故障，效率低和及時性差。

隨著智能電網建設的啟動，具有預付費功能的智能電能表的全面推廣應用，對計量監控提出了全新的需求。計量監控的服務對象不再只是面向供電企業，用電客戶同樣需要及時、準確地掌握并核實智能電能表的預付費量、剩余電量、報警電量和跳（合）閘狀態等信息。這既是供電企業向用電客戶提供有效的優質服務的需要，也是保證用電客戶正常日常生活的需要。傳統的人工現場巡檢則不能滿足這一需求。信息技術的發展與用電信息采集系統的的不斷完善，為計量監控實現遠程化、自動化、實時化提供了契機。

2 系統需求分析

對預付費用戶的實時計量監控分析，主要是對采集數據進行比對、統計和分析，將相關信息通過接口傳遞到相應的職能部門。如發現異常，則立即自動啟動異常處理流程。用電信息采集系統需向計量監控單元提供原始數據，這些數據包括：現場實時或者歷史的用電信息、用戶檔案以及異常告警閥值信息、部分業務信息。所以，計量監控單元既要與用電信息采集系統保持數據通信，又要與具體的職能處理機構保持數據通信關系。

2.1 計量監測單元與用電信息采集系統之間的關系

計量異常監測單元與用電信息采集系統的關系如圖1所示。

圖1 計量異常監測單元與用電信息采集系統的關系

如同前面章節所述，計量異常監測單元以用電信息采集系統作為數據來源，這些數據包括。

1）檔案資料：包括用戶/臺區、終端、測量點基本檔案及其它們之間的關聯關系、相關對象的告警閥值等。這一部分數據來源于用電信息采集系統的檔案庫。

2）現場用電數據：包括現場測量點的時鐘、負荷、電能示值、電壓、電流和功率因數等各種瞬時量，終端時鐘等各種終端數據等。

3）業務信息：如果某些用戶或測量點參與了預付費這種實際應用，用電信息采集系統還需要收集具體的業務數據供計量監控單元判斷這些用戶或測量點是否正確地響應了這些業務數據的應答。

2.2 數據實時性要求

1）檔案資料的實時性：對用戶/臺區、終端、測量點所進行的任何更改，以及對這些檔案中的告警判斷條件所進行的任何更改都需要實時地反應到計量異常監測單元中。

2）現場用電數據的實時性：作為所有異常監測的數據來源，用電信息采集系統采集到的現場用電數據必須通過高速數據總線以及適當的分發機制及時到達計量異常監測單元中，以縮短系統對現場異常的反應時間。

3）業務信息的實時性：如果用戶參與了預付費這種實際的業務，對于業務的任何新增、刪除和修改操作都必須及時反應到計量異常監測單元中。

3 系統設計與功能實現

預付費用戶實時監控分析主要是對用戶的購電情況、刷卡情況、余電告警、手/自跳閘權限設置等業務進行遠程實時統計和分析與監控，系統將這些數據主動上傳給后臺分析模塊，通過WEB方式提供給相關人員進行查詢、統計、分析和遠程控制等操作與管理。

3.1 權限設計

預付費實時監控分析系統采用多級權限設計，各級用戶通過系統權限管理模塊分配不同的用戶權限，用戶根據分配的權限來查詢自己的業務功能。

3.2 購電查詢設計

用戶去客戶大廳進行開戶，購電等業務，為了方便用戶和售電管理人員對用戶購電情況進行實時監控和查詢，通過購電查詢功能來進行實時查詢用戶購電充值情況。

3.3 刷卡查詢設計

當用戶購電充值成功以后，為了及時用電，用戶需要把購電充值卡拿回到現場計量裝置設備終端上去刷卡，通過刷卡把卡中的購電量寫進終端。為了監控用戶是否及時準確的刷進了購電量，以及刷卡后的電量是否與充值電量相符等都需要進行及時監控，利用現有監控分析系統可以實時監控用戶刷卡狀態。

3.4 告警查詢設計

用戶在營業大廳購電時，購電系統會對用戶的購電量設置報警電量，當用戶用電量走到報警電量時，現場計量終端會將上傳告警信息到監控分析系統，相關管理人員通過監控分析系統查詢到用戶告警信息后，立即通知告警用戶迅速購電。

3.5 報表統計設計

預付費監控分析系統專門設計了報表統計功能，對用戶的充值購電數據以及用電數據進行了日報、月報、季報、半年報、年報統計，這樣便于管理人員進行及時統計各機構的用電數據，為營銷管理決策提供依據。

3.6 跳閘權限設計

由于預付費實施要對用戶進行跳閘控制，跳閘功能分為手動和自動跳閘兩種模式，如果設置為手動跳閘功能，則需要后臺中心控制功能對用戶進行實施跳閘操作，如果設置為自動模式，則當用戶的剩余電量走到跳閘設置閥門電量時，后臺中心控制自動對其進行實施跳閘操作。

4 系統應用效果與發展前景

計量監控分析系統成功地實現了對預付費用戶的計量監控由人工監控向智能實時監控的轉變，為供電企業的生產、經營工作提供了強大的技術支撐，為用電客戶提供了優質、高效的用電服務。隨著智能電網建設的加速推進，全社會信息化水平的不斷提高與普及，系統的發展與應用還將持續的深入。

4.1 完善各系統間數據接口，實現數據共享最大化

用電信息采集系統應與供電企業的電力營銷系統實現數據接口，成為營銷系統的一個子業務模塊。計量監控單元監測、分析所獲得的異常信息，應能通過接口觸發“消缺”工作流程。通過與GIS（地理信息系統）的接口，將各監控點直觀地顯示在地圖上，為查詢、分析和消缺等工作提供更多方便。

4.2 優化系統構架，提高計量監控的準確性、可靠性

影響計量監控準確性、可靠性的主要原因。

1）計量監控單元以大量電網、客戶的檔案信息為基礎。如果檔案信息出錯，或者電網運行方式的變化，與之關聯的計量監控單元將獲得錯誤信息。必須采取有效措施，保證電網結構、用戶、終端和測量點等基礎資料的準確性，保證用電信息的采集成功率，以提高計量監控的準確性。

2）系統對異常現象的分析判斷僅僅給出大致原因，未給出準確地結論。比如，系統提示現場某電能表出現“零功率”事件，出現這一事件的原因可能有電網停電、用戶未用電、電能表損壞和檔案信息錯誤等，系統應對其具體原因作出準確的分析判斷。

5 結束語

現代數學和統計學的發展促成了數據挖掘這一學科的發展，數據挖掘的主要作用是從大量的數據中取得有效的、新穎的、潛在有用的和最終可理解的固定模式，完成分類、估值、預言、相關性分析、聚類、描述與可視化等功能。這為如何提高計量監控準確性、可靠性提供了解決辦法，以數據挖掘技術、人工智能技術為核心，構建一個能夠對電網、客戶、計量裝置、采集終端、通信通道、數據庫、服務器、工作站等節點出現的異常進行準確描述的分布式計算系統。

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