張亞杰,謝志遠,李 翀,陶 鵬,孫文磊

(國網(wǎng)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(tǒng)中異常數(shù)據(jù)的分析及判斷

張亞杰,謝志遠,李 翀,陶 鵬,孫文磊

(國網(wǎng)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(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過程中發(fā)生的數(shù)據(jù)采集異常問題，闡述數(shù)據(jù)采集的基本過程及數(shù)據(jù)異常特征，歸納常見數(shù)據(jù)采集異常的表現(xiàn)形式，列舉常見數(shù)據(jù)采集異?，F(xiàn)象及案例，分析數(shù)據(jù)異常的原因，并從問題的發(fā)現(xiàn)、分析及預防等角度提出相關(guān)建議。

采集系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；異常數(shù)據(jù)

1 概述

電力用戶用電信息采集系統(tǒng)[1](以下簡稱“采集系統(tǒng)”)是對電力用戶的電能量信息進行采集、處理和實時監(jiān)控的系統(tǒng)，可實現(xiàn)用電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、線損統(tǒng)計分析、需求側(cè)管理、電力用戶雙向互動等功能。隨著采集系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模和覆蓋率的逐年提高，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴大，因此對數(shù)據(jù)采集的正確性要求越來越高。但在實際數(shù)據(jù)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)個別采集數(shù)據(jù)與用戶實際用電情況不符即數(shù)據(jù)采集異常問題，對數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用產(chǎn)生一定影響。

如何提前發(fā)現(xiàn)異常采集數(shù)據(jù)，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(tǒng)的信息采集質(zhì)量，對多項營銷業(yè)務(wù)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(jù)實際采集運維工作經(jīng)驗，提供了常見的數(shù)據(jù)采集異常原因分析，對采集系統(tǒng)日常運維具有一定的指導意義。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集基本過程

用電信息采集系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)可根據(jù)部署位置分為主站、通信信道、現(xiàn)場設(shè)備三部分。主站部分單獨組網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(tǒng)主站之間的通信接入信道，主要包括GPRS、CDMA及光纖專網(wǎng)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(xiàn)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(xiàn)流程如圖1所示。

圖1 集系統(tǒng)組成架構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)采集異常特征

從實際采集運維案例來看，數(shù)據(jù)采集異常問題具有多樣性及被動性的特征：

a.采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，涉及層級較多，各個層級發(fā)生異常均會帶來數(shù)據(jù)采集異常的風險，因此數(shù)據(jù)采集異常情況多種多樣；

b.采集系統(tǒng)每日采集的數(shù)據(jù)量巨大，應(yīng)用人員可能無法準確辨識每條數(shù)據(jù)的正確性，往往在電費、費控、線損等專業(yè)實際應(yīng)用時才會發(fā)現(xiàn)異常，但這時已對正常的業(yè)務(wù)產(chǎn)生了影響并很可能已經(jīng)導致用戶投訴或電量損失，因此異常數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)具有滯后性及被動性。

3 常見數(shù)據(jù)采集異常表現(xiàn)形式

數(shù)據(jù)采集異常主要指采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)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(xiàn)形式。

3.1 采集數(shù)據(jù)“張冠李戴”

采集數(shù)據(jù)“張冠李戴”即同一臺區(qū)內(nèi)或不同臺區(qū)間出現(xiàn)電能表間采集數(shù)據(jù)“張冠李戴”或者其他采集數(shù)據(jù)錯位的問題。

3.2 采集數(shù)據(jù)突變

采集數(shù)據(jù)突變即采集系統(tǒng)中采集到的表計數(shù)據(jù)突然增大或者突然減小等問題，例如計量在線監(jiān)測系統(tǒng)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(shù)據(jù)長期保持不變

采集數(shù)據(jù)不變即采集系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)數(shù)據(jù)異常原因分析

4.1 主站、采集終端參數(shù)設(shè)置不一致

主站及采集終端內(nèi)部設(shè)置的主要電表通信參數(shù)包括：電表規(guī)約、波特率、表地址等。在采集業(yè)務(wù)流程中，采集系統(tǒng)根據(jù)SG186系統(tǒng)提供的電表基礎(chǔ)檔案生成相應(yīng)的電表參數(shù)，并將電表參數(shù)下發(fā)至采集終端中，采集終端根據(jù)相應(yīng)的通信參數(shù)及測量點號進行周期性的尋址抄表，主站繼而根據(jù)測量點號進行相應(yīng)表計數(shù)據(jù)的獲取。表地址參數(shù)及測量點號是表計的唯一性標識，如主站參數(shù)下發(fā)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常則可能導致采集終端內(nèi)同一臺區(qū)中部分測量點表地址參數(shù)與主站不一致的情況，會帶來采集數(shù)據(jù)“張冠李戴”的隱患。

案例1(見圖2)：抄表例日發(fā)現(xiàn)某臺區(qū)下多個表計的采集數(shù)據(jù)與上一抄表例日數(shù)據(jù)有較大差異，且與現(xiàn)場實際表計值不符，對數(shù)據(jù)進行核查后發(fā)現(xiàn)該臺區(qū)表計間存在采集值錯位情況。經(jīng)核查，問題表計的表地址參數(shù)值在采集系統(tǒng)主站與終端不一致，存在測量點間參數(shù)錯位的情況，直接導致了數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用的錯位。

圖2 案例1測量點參數(shù)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(shù)據(jù)的來源，而采集終端是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的中間設(shè)備，如果二者的運行狀態(tài)、內(nèi)部功能出現(xiàn)問題均會帶來數(shù)據(jù)采集錯誤的隱患，因此，采集終端及電能表故障也是產(chǎn)生采集數(shù)據(jù)異常的重要原因。導致數(shù)據(jù)采集異常的常見終端故障包括：終端內(nèi)存溢出導致采集數(shù)據(jù)不變；終端運行中發(fā)生故障導致數(shù)據(jù)處理異常，例如測量點數(shù)據(jù)保存錯位、報文解析漏碼、冒大數(shù)等問題(多為非統(tǒng)招設(shè)備)。導致數(shù)據(jù)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(jié)功能異常問題等。該問題常見的故障現(xiàn)象為采集數(shù)據(jù)突變、采集數(shù)據(jù)長期保持不變等。

案例2：抄表例日發(fā)現(xiàn)某臺區(qū)下表計A的采集數(shù)據(jù)與上一抄表例日數(shù)據(jù)有較大差異，且與現(xiàn)場實際表計值不符，對數(shù)據(jù)進行核查后發(fā)現(xiàn)表計A的采集數(shù)據(jù)與同臺區(qū)下表計B的采集數(shù)據(jù)相同。

經(jīng)報文核查，采集數(shù)據(jù)來自于終端，對表計相應(yīng)凍結(jié)值進行透抄，發(fā)現(xiàn)表計透抄值與終端上送主站的數(shù)據(jù)不一致，經(jīng)現(xiàn)場排查為終端的數(shù)據(jù)處理功能在運行中出現(xiàn)問題。

案例3(見圖3)：抄表例日發(fā)現(xiàn)某臺區(qū)下表計A的采集數(shù)據(jù)與上一抄表例日數(shù)據(jù)有較大差異，且與現(xiàn)場實際表計值不符，數(shù)據(jù)來源未知。

圖3 案例3數(shù)據(jù)采集錯誤現(xiàn)象

經(jīng)報文核查，采集數(shù)據(jù)來自于終端，并對表計相應(yīng)凍結(jié)值進行了透抄，透抄失敗，經(jīng)核實為終端數(shù)據(jù)處理問題，終端對采集失敗的表計的數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)問題。

案例4：某臺區(qū)下抄表例日發(fā)現(xiàn)該臺區(qū)表計A的采集數(shù)據(jù)與上一抄表例日數(shù)據(jù)有較大差異，且與現(xiàn)場實際表計值不符。

經(jīng)報文核查，采集數(shù)據(jù)確實來自于終端，并對表計相應(yīng)凍結(jié)值進行了透抄，透抄數(shù)據(jù)與終端上送主站數(shù)據(jù)一致，經(jīng)核實屬于電表凍結(jié)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(tǒng)主站對其電流進行重點監(jiān)控，并對其表計實際凍結(jié)值進行透抄，發(fā)現(xiàn)該表計連續(xù)幾日凍結(jié)值未發(fā)生變化，但電流監(jiān)控顯示表計有電流經(jīng)過，經(jīng)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(tǒng)對日凍結(jié)電能示值的應(yīng)用最為廣泛，抄表算費、費控及線損分析等均廣泛應(yīng)用。為確保數(shù)據(jù)應(yīng)用的精準性，日凍結(jié)示值的采集采用帶時標采集的方式，即智能表每日零點產(chǎn)生日凍結(jié)值時會帶上相應(yīng)時標，而主站對終端的采集任務(wù)、終端對電表的采集任務(wù)也均帶有相應(yīng)的時間標識，如果主站、終端、電能表三者之一的的時鐘出現(xiàn)異常，會直接影響采集數(shù)據(jù)的準確性。目前采集系統(tǒng)主站配有專門的對時服務(wù)器，精準性可保證，但采集終端及電能表生產(chǎn)廠家眾多，設(shè)備質(zhì)量參差不齊，設(shè)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(shè)備時鐘的精準性，因此現(xiàn)場設(shè)備時鐘異常也是數(shù)據(jù)采集錯誤的一個重要原因。

案例6：某用戶在采集系統(tǒng)抄表數(shù)據(jù)正常，與現(xiàn)場示值一致且不為0，但送至營銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)長期為0，該用戶使用網(wǎng)絡(luò)表作為計量和采集設(shè)備。

經(jīng)查看，主站每日保存的數(shù)據(jù)采集時間基本為11:30左右，目前采集系統(tǒng)有兩次測量點全采任務(wù)，第一次在1:00左右，第二次是11:30左右，采集系統(tǒng)往營銷系統(tǒng)送數(shù)的時間為7:00左右。經(jīng)報文核實，采集系統(tǒng)第一次采集到的數(shù)據(jù)與第二次采集到的數(shù)據(jù)不同，并將第一次采集值送至了營銷系統(tǒng)，但采集系統(tǒng)保存了第二次采集到的數(shù)值。針對該情況對電能表時鐘進行了召讀，發(fā)現(xiàn)表計時鐘與實際偏差7 h，且該設(shè)備本身存在一些問題，召讀未產(chǎn)生凍結(jié)數(shù)據(jù)時刻的數(shù)據(jù)時，采集設(shè)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(shù)據(jù)采集異常的一項原因，例如載波模塊間傳輸數(shù)據(jù)不完整(丟包)，485通信數(shù)據(jù)不完整(丟包)等情況?？赡軙霈F(xiàn)一些采集數(shù)據(jù)突變的問題。

4.5 主站檔案與現(xiàn)場實際情況不一致

采集系統(tǒng)檔案與現(xiàn)場用戶檔案一致是數(shù)據(jù)采集正確的基礎(chǔ)，如現(xiàn)場表計情況與實際用戶在系統(tǒng)中對應(yīng)錯亂將直接導致采集數(shù)據(jù)對應(yīng)錯誤，即會產(chǎn)生采集數(shù)據(jù)“張冠李戴”的現(xiàn)象。

5 處理建議

5.1 在異常數(shù)據(jù)發(fā)掘方面

a.充分利用計量在線監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合具體故障現(xiàn)象引申出相應(yīng)的異常數(shù)據(jù)判斷方法，形成相關(guān)異常事件并每日進行異常數(shù)據(jù)分析及界面展示，便于供電公司直觀發(fā)現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)。針對數(shù)據(jù)采集串戶問題，設(shè)定主站與終端參數(shù)不一致異常事件分析；針對采集數(shù)據(jù)突變問題，對表計電能示值進行定期分析，設(shè)定電能表飛走、電能表倒走等異常事件；針對采集數(shù)據(jù)不變的問題，對表計電能示值及電流情況進行定期分析，設(shè)定電能表停走等異常事件；還可根據(jù)其他原因設(shè)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(qū)、高損線路中可能隱含著某些錯誤數(shù)據(jù)的可能性，所以需對該環(huán)節(jié)加強重視。

5.2 在異常數(shù)據(jù)分析方面

a.各應(yīng)用單位應(yīng)加強計量在線監(jiān)測等功能應(yīng)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(shè)備的表計產(chǎn)生的異常事件可能具有某些異常現(xiàn)象的統(tǒng)一性。這樣有利于發(fā)現(xiàn)共性問題，統(tǒng)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(tǒng)一性的問題進行逐一分析排查，確保異常數(shù)據(jù)在應(yīng)用前發(fā)現(xiàn)并處理。

5.3 在異常數(shù)據(jù)預防方面

a.優(yōu)化營銷接口調(diào)試流程，重視主站與采集終端參數(shù)核查，提升調(diào)試環(huán)節(jié)參數(shù)下發(fā)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(zhì)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(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備檔案一致性。

6 結(jié)束語

采集系統(tǒng)是智能用電服務(wù)環(huán)節(jié)的技術(shù)基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)采集的準確性對智能電網(wǎng)建設(shè)具有重要重要意義。尤其隨著采集系統(tǒng)深化應(yīng)用工作的不斷推進，各專業(yè)對采集數(shù)據(jù)準確性的要求逐漸提升，因此各供電單位應(yīng)加強數(shù)據(jù)采集異常問題的監(jiān)控與分析，并從源頭上做好預防工作，有效提高采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集質(zhì)量。

[1] 徐金亮.用電信息采集系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)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(guān)工作。

TM76

B

1001-9898(2016)06-0028-04