用電信息采集系統中異常數據的分析及判斷

張亞杰,謝志遠,李 翀,陶 鵬,孫文磊

(國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021)

用電信息采集系統中異常數據的分析及判斷

張亞杰,謝志遠,李 翀,陶 鵬,孫文磊

(國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021)

針對用電信息采集系統在數據采集過程中發生的數據采集異常問題，闡述數據采集的基本過程及數據異常特征，歸納常見數據采集異常的表現形式，列舉常見數據采集異常現象及案例，分析數據異常的原因，并從問題的發現、分析及預防等角度提出相關建議。

采集系統；數據采集；異常數據

1 概述

電力用戶用電信息采集系統[1](以下簡稱“采集系統”)是對電力用戶的電能量信息進行采集、處理和實時監控的系統，可實現用電信息的自動采集、計量異常監測、線損統計分析、需求側管理、電力用戶雙向互動等功能。隨著采集系統建設規模和覆蓋率的逐年提高，其應用領域逐步擴大，因此對數據采集的正確性要求越來越高。但在實際數據應用中發現個別采集數據與用戶實際用電情況不符即數據采集異常問題，對數據的實際應用產生一定影響。

如何提前發現異常采集數據，并對各種問題進行科學合理的分析與判斷，制定科學的解決措施，有效提高用電信息采集系統的信息采集質量，對多項營銷業務的正常開展、提升用電客戶滿意度具有重要的意義。以下根據實際采集運維工作經驗，提供了常見的數據采集異常原因分析，對采集系統日常運維具有一定的指導意義。

2 現狀分析

2.1 采集系統數據采集基本過程

用電信息采集系統物理結構可根據部署位置分為主站、通信信道、現場設備三部分。主站部分單獨組網，實現數據的遠程采集與處理；通信信道分為遠程通信信道和本地通信信道兩部分。遠程通信信道指各類采集終端與采集系統主站之間的通信接入信道，主要包括GPRS、CDMA及光纖專網等。本地通信信道指采集終端之間、采集終端與電能表之間的通信接入信道，主要包括低壓電力線窄帶載波、微功率無線、RS-485總線等；采集對象指安裝在現場的采集終端及電能表，主要包括專變采集終端、低壓集中器以及電能表等。具體實現流程如圖1所示。

圖1 集系統組成架構

2.2 數據采集異常特征

從實際采集運維案例來看，數據采集異常問題具有多樣性及被動性的特征：

a.采集系統結構復雜，涉及層級較多，各個層級發生異常均會帶來數據采集異常的風險，因此數據采集異常情況多種多樣；

b.采集系統每日采集的數據量巨大，應用人員可能無法準確辨識每條數據的正確性，往往在電費、費控、線損等專業實際應用時才會發現異常，但這時已對正常的業務產生了影響并很可能已經導致用戶投訴或電量損失，因此異常數據的發現具有滯后性及被動性。

3 常見數據采集異常表現形式

數據采集異常主要指采集系統采集到的數據與電能表實際用電情況不一致的情況，主要有以下常見表現形式。

3.1 采集數據“張冠李戴”

采集數據“張冠李戴”即同一臺區內或不同臺區間出現電能表間采集數據“張冠李戴”或者其他采集數據錯位的問題。

3.2 采集數據突變

采集數據突變即采集系統中采集到的表計數據突然增大或者突然減小等問題，例如計量在線監測系統中通過電量研判分析出的電能表倒走、電能表飛走異常事件。

3.3 采集數據長期保持不變

采集數據不變即采集系統采集到的電能表用電信息長期保持不變的問題，例如計量在線監測系統中通過電量及電流研判分析出的電能表停走異常事件。

4 用電信息采集系統數據異常原因分析

4.1 主站、采集終端參數設置不一致

主站及采集終端內部設置的主要電表通信參數包括：電表規約、波特率、表地址等。在采集業務流程中，采集系統根據SG186系統提供的電表基礎檔案生成相應的電表參數，并將電表參數下發至采集終端中，采集終端根據相應的通信參數及測量點號進行周期性的尋址抄表，主站繼而根據測量點號進行相應表計數據的獲取。表地址參數及測量點號是表計的唯一性標識，如主站參數下發環節出現異常則可能導致采集終端內同一臺區中部分測量點表地址參數與主站不一致的情況，會帶來采集數據“張冠李戴”的隱患。

案例1(見圖2)：抄表例日發現某臺區下多個表計的采集數據與上一抄表例日數據有較大差異，且與現場實際表計值不符，對數據進行核查后發現該臺區表計間存在采集值錯位情況。經核查，問題表計的表地址參數值在采集系統主站與終端不一致，存在測量點間參數錯位的情況，直接導致了數據采集及應用的錯位。

圖2 案例1測量點參數錯位案例

4.2 采集終端、電能表故障

電能表是用電信息采集數據的來源，而采集終端是實現數據采集的中間設備，如果二者的運行狀態、內部功能出現問題均會帶來數據采集錯誤的隱患，因此，采集終端及電能表故障也是產生采集數據異常的重要原因。導致數據采集異常的常見終端故障包括：終端內存溢出導致采集數據不變；終端運行中發生故障導致數據處理異常，例如測量點數據保存錯位、報文解析漏碼、冒大數等問題(多為非統招設備)。導致數據采集異常的常見電表故障包括：電能表計量功能異常導致的停走、飛走等;電能表凍結功能異常問題等。該問題常見的故障現象為采集數據突變、采集數據長期保持不變等。

案例2：抄表例日發現某臺區下表計A的采集數據與上一抄表例日數據有較大差異，且與現場實際表計值不符，對數據進行核查后發現表計A的采集數據與同臺區下表計B的采集數據相同。

經報文核查，采集數據來自于終端，對表計相應凍結值進行透抄，發現表計透抄值與終端上送主站的數據不一致，經現場排查為終端的數據處理功能在運行中出現問題。

案例3(見圖3)：抄表例日發現某臺區下表計A的采集數據與上一抄表例日數據有較大差異，且與現場實際表計值不符，數據來源未知。

圖3 案例3數據采集錯誤現象

經報文核查，采集數據來自于終端，并對表計相應凍結值進行了透抄，透抄失敗，經核實為終端數據處理問題，終端對采集失敗的表計的數據處理出現問題。

案例4：某臺區下抄表例日發現該臺區表計A的采集數據與上一抄表例日數據有較大差異，且與現場實際表計值不符。

經報文核查，采集數據確實來自于終端，并對表計相應凍結值進行了透抄，透抄數據與終端上送主站數據一致，經核實屬于電表凍結功能異常問題。

案例5：某戶電表長時間保持某一示值不變。

通過采集系統主站對其電流進行重點監控，并對其表計實際凍結值進行透抄，發現該表計連續幾日凍結值未發生變化，但電流監控顯示表計有電流經過，經核實屬于電表計量功能異常導致。

4.3 采集終端、電能表時鐘錯誤

目前采集系統對日凍結電能示值的應用最為廣泛，抄表算費、費控及線損分析等均廣泛應用。為確保數據應用的精準性，日凍結示值的采集采用帶時標采集的方式，即智能表每日零點產生日凍結值時會帶上相應時標，而主站對終端的采集任務、終端對電表的采集任務也均帶有相應的時間標識，如果主站、終端、電能表三者之一的的時鐘出現異常，會直接影響采集數據的準確性。目前采集系統主站配有專門的對時服務器，精準性可保證，但采集終端及電能表生產廠家眾多，設備質量參差不齊，設備的長時間運行時鐘電池可能會失效，這些問題都會影響設備時鐘的精準性，因此現場設備時鐘異常也是數據采集錯誤的一個重要原因。

案例6：某用戶在采集系統抄表數據正常，與現場示值一致且不為0，但送至營銷系統數據長期為0，該用戶使用網絡表作為計量和采集設備。

經查看，主站每日保存的數據采集時間基本為11:30左右，目前采集系統有兩次測量點全采任務，第一次在1:00左右，第二次是11:30左右，采集系統往營銷系統送數的時間為7:00左右。經報文核實，采集系統第一次采集到的數據與第二次采集到的數據不同，并將第一次采集值送至了營銷系統，但采集系統保存了第二次采集到的數值。針對該情況對電能表時鐘進行了召讀，發現表計時鐘與實際偏差7 h，且該設備本身存在一些問題，召讀未產生凍結數據時刻的數據時，采集設備反饋值為0，最終導致時鐘偏差情況下第一次采集值為0。

4.4 通信故障

載波模塊程序缺陷或者485通信線故障等通信問題也是數據采集異常的一項原因，例如載波模塊間傳輸數據不完整(丟包)，485通信數據不完整(丟包)等情況。可能會出現一些采集數據突變的問題。

4.5 主站檔案與現場實際情況不一致

采集系統檔案與現場用戶檔案一致是數據采集正確的基礎，如現場表計情況與實際用戶在系統中對應錯亂將直接導致采集數據對應錯誤，即會產生采集數據“張冠李戴”的現象。

5 處理建議

5.1 在異常數據發掘方面

a.充分利用計量在線監測系統，結合具體故障現象引申出相應的異常數據判斷方法，形成相關異常事件并每日進行異常數據分析及界面展示，便于供電公司直觀發現錯誤數據。針對數據采集串戶問題，設定主站與終端參數不一致異常事件分析；針對采集數據突變問題，對表計電能示值進行定期分析，設定電能表飛走、電能表倒走等異常事件；針對采集數據不變的問題，對表計電能示值及電流情況進行定期分析，設定電能表停走等異常事件；還可根據其他原因設定終端時鐘錯誤、電能表時鐘錯誤等異常事件。

b.重視線損分析，往往高損臺區、高損線路中可能隱含著某些錯誤數據的可能性，所以需對該環節加強重視。

5.2 在異常數據分析方面

a.各應用單位應加強計量在線監測等功能應用，省、市公司重視批量問題的分析，同一類型的問題往往具有某些共性，例如采用同一種硬件設備的表計產生的異常事件可能具有某些異常現象的統一性。這樣有利于發現共性問題，統一分析處理，提升問題處理效率。

b.縣公司、供電所重視個例問題的分析，針對無明顯統一性的問題進行逐一分析排查，確保異常數據在應用前發現并處理。

5.3 在異常數據預防方面

a.優化營銷接口調試流程，重視主站與采集終端參數核查，提升調試環節參數下發成功率及精準率。

b.通過遠程及本地兩種方式定期開展采集終端及電能表對時工作，提升時鐘準確度。

c.加強采集終端及電能表質量檢查與控制，加強到貨批次、軟件版本的管控。

d.加強檔案一致性管理，確保系統與現場設備檔案一致性。

6 結束語

采集系統是智能用電服務環節的技術基礎，其數據采集的準確性對智能電網建設具有重要重要意義。尤其隨著采集系統深化應用工作的不斷推進，各專業對采集數據準確性的要求逐漸提升，因此各供電單位應加強數據采集異常問題的監控與分析，并從源頭上做好預防工作，有效提高采集系統數據采集質量。

[1] 徐金亮.用電信息采集系統技術與應用[M].北京：中國電力出版社，2012.

本文責任編輯：楊秀敏

Analysis and Judgment of Abnormal Acquisition Data in Electric Energy Data Acquisition Systems

Zhang Yajie,Xie Zhiyuan,Li Chong,Tao Peng,Sun Wenlei

(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

According to the abnormal acquisition data in electric energy data acquisition system,this paper describes the basic process of data acquisition and the features of data anomalies,summarizes the common expression forms of the data anomalies,enumerates the phenomena and the cases of the data anomalies,analyzes the reasons which cause electric energy data anomalies,and proposes the attention and solutions in discovering,analyzing,preventing the abnormal data.

electric energy data acquisition system;data acquisition;abnormal acquisition data

2016-07-24

張亞杰(1990-)，女，助理工程師，主要從事用電信息采集運維相關工作。

TM76

B

1001-9898(2016)06-0028-04