智能電表數(shù)據(jù)分析方法及應(yīng)用

周偉波

摘要：近幾年隨著我國智能電表的大量安裝和推廣，目前各省電力公司的數(shù)據(jù)中心都累積了規(guī)模巨大的智能電表量測數(shù)據(jù)，如何運用這一寶貴的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)資源，挖掘其潛在價值，是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的焦點。本文深入探討了智能電表數(shù)據(jù)典型分析方法，希望能為我國智能電表數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智能電表;數(shù)據(jù)分析方法;應(yīng)用

近幾年來，由于通信技術(shù)和信息技術(shù)的長足進步，以及政府對環(huán)境保護方面條例的推行，高級量測體系因其在系統(tǒng)運行、資產(chǎn)管理，特別是通過負荷響應(yīng)實現(xiàn)節(jié)能減排方面的顯著效果而得到了廣泛的應(yīng)用。大量智能電表的部署和應(yīng)用，使得電力公司能獲取高頻率、廣覆蓋且時標一致的配電網(wǎng)末端的實測數(shù)據(jù)。

1智能電表數(shù)據(jù)分析方法

1.1相關(guān)分析

相關(guān)分析是研究現(xiàn)象之間是否存在某種關(guān)聯(lián)關(guān)系的一種統(tǒng)計方法。相關(guān)分析分為線性相關(guān)分析和偏相關(guān)分析等，在智能電表數(shù)據(jù)分析中，線性相關(guān)分析最為常用，它研究兩個變量間線性關(guān)系的程度，用相關(guān)系數(shù)R來描述。可以利用負荷與溫度的相關(guān)關(guān)系，結(jié)合天氣情況來預(yù)測負荷高峰。也可以利用連接在同一配電變壓器二次側(cè)的智能電表電壓測量值來對某一組電表的相關(guān)性進行分析。

1.2聚類分析

聚類分析就是以一定的標準來匯集某一類數(shù)據(jù)。例如，連接同一個變壓器的電表可以通過聚類分析來確定變壓器的負荷。虛擬電表是人為定義的聚類，能夠聚類具有同一屬性的電表的數(shù)據(jù)，一種典型的虛擬電表是聚類具有線性關(guān)系的電表來進行區(qū)域規(guī)劃和分析。

1.3異常分析

異常分析是指對偏離一般規(guī)律的異常事件或現(xiàn)象進行原因追溯的分析方法。異常分析在設(shè)備故障和用電異常診斷等方面能發(fā)揮重大作用。如統(tǒng)計變壓器故障前的一系列歷史異常數(shù)據(jù)，對其進行抽樣和建模，就可以預(yù)測變壓器的故障，從而及時檢修或更換。

1.4趨勢分析

趨勢分析是將兩期或多期連續(xù)的同一指標進行對比，得出它們的增減變動方向、數(shù)額和幅度，以揭示事物變化趨勢和變化規(guī)律的一種分析方法。趨勢分析是智能電表數(shù)據(jù)分析的常用方法，最簡單直接的分析就是利用多條趨勢曲線同時展示某一用戶用電量的同比或環(huán)比數(shù)據(jù)。設(shè)備故障前的趨勢模型也能夠用于辨別零件的毀壞或操作故障。

2智能電表數(shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用

2.1電力負荷預(yù)測

電力負荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃運行的重要組成部分，從根本上保證了電力系統(tǒng)的可靠運行。預(yù)測結(jié)果決定了一個地區(qū)未來一段時間電力的需求量及其電網(wǎng)的供電容量。根據(jù)預(yù)測周期不同，分長期預(yù)測、中期預(yù)測、短期預(yù)測、超短期預(yù)測，相對應(yīng)的是年度預(yù)測、月度預(yù)測、日預(yù)測和小時預(yù)測。負荷預(yù)測方法可以大體分為三類：傳統(tǒng)預(yù)測、改進傳統(tǒng)預(yù)測以及軟件算方法。

2.2異常用電檢測

非技術(shù)性損耗一直以來都是全球供電領(lǐng)域關(guān)注的重要問題。而竊電和非法用電等異常用電行為則是構(gòu)成非技術(shù)損耗的重要組成部分。一般通過篡改電表、非法搭接等手段竊取用電，給電力公司帶來了巨大的損失，增大了電力系統(tǒng)供電負擔。智能電表能夠通過檢測表箱開啟、接線變動、表計軟件更新等事件，及時發(fā)現(xiàn)竊電行為的發(fā)生。通過將總表的數(shù)據(jù)和其下所有表計數(shù)據(jù)進行比對，檢測出異常用電情況。針對用電異常的竊電檢測基于博弈論的原理，設(shè)計了一個電力公司和電力小偷之間的博弈機制模型。

2.3電力系統(tǒng)需求響應(yīng)管理

電力需求響應(yīng)機制是指電力用戶針對市場價格調(diào)節(jié)信號或者根據(jù)電力公司的激勵措施而改變其固有的習(xí)慣用電模式的市場參與行為。當前有關(guān)需求響應(yīng)機制的研究主要圍繞不同定價策略來進行的，用戶根據(jù)電力公司發(fā)布的價格信號，包括分時電價、實時電價和尖峰電價，相應(yīng)的調(diào)整用電需求，將用電時段調(diào)整到低電價時段，并在高電價時段減少用電，以此實現(xiàn)減少電費開銷的目的。

（1）分時電價

分時電價能夠很好地反映電力公司在不同時段供電成本差異的電價機制。根據(jù)電網(wǎng)的負荷特性不同，按照不同時段劃分電價，一般分為：季節(jié)電價和峰谷分時電價。

（2）實時電價

實時電價最早來源于F.C.Schweppe提出的現(xiàn)貨電價，在給定的時間段內(nèi)向用戶提供實時電價。實時電價是電力系統(tǒng)的理想定價機制，電力公司根據(jù)電力供需情況，實時制定電價，通過調(diào)整的實時價格信號引導(dǎo)用戶參與系統(tǒng)的運行管理，激勵用戶在低谷時段用電，削減峰值負荷，達到削峰填谷的目的，實現(xiàn)電力系統(tǒng)負荷需求的理想化，節(jié)能減排的同時降低用戶的電費支出。SamadiP從用戶的總能耗水平出發(fā)建立能耗調(diào)度模型，以用戶總效用最大和電能提供者的成本最小為目標，設(shè)計了一種分布式實時電價算法。

（3）尖峰電價

雖然實時電價是最理想的定價，但是鑒于技術(shù)上和設(shè)備環(huán)境上的難度，全方位實施實時電價并不現(xiàn)實。尖峰電價就是在分時電價和實時電價的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的另一種動態(tài)電價機制，是在分時電價上疊加尖峰費率而延伸出來的，能反映短期的市場供電成本。

2.4互動反饋機制管理

電力公司通過對電表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計挖掘分析，對用戶的用電行為展開研究，并將相應(yīng)的合理建議反饋給用戶，用戶通過和電力公司交互式互動，可以給雙方都能帶來巨大的利益。何永秀等人對我國幾個典型城市的居民智能用電情況進行問卷調(diào)查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用模糊綜合評價方法對居民用電態(tài)度進行量化評分，根據(jù)居民的偏好和智能用電行為分析，為智能電網(wǎng)下居民互動機制設(shè)計提出了合理化的建議。

2.5安全與隱私

智能電網(wǎng)并不是一個單獨的設(shè)備、應(yīng)用、系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)，利用通信技術(shù)和信息技術(shù)來優(yōu)化從供應(yīng)者到消費者的電力傳輸和配電過程。在智能電網(wǎng)AMI計量體系的實現(xiàn)中，只能給你電表會自動的手機大量的信息并將信息傳送到電力公司、消費者以及第三方服務(wù)提供商。

3結(jié)束語

智能電表數(shù)據(jù)是配電系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，它為電力公司提供了規(guī)模量測頻率更高、覆蓋范圍更廣的可信數(shù)據(jù)源。聚類、相關(guān)分析等統(tǒng)計學(xué)方法，以及信息技術(shù)都是進行智能電表數(shù)據(jù)分析的常用手段。

參考文獻：

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（作者單位：華立科技股份有限公司）