摘要：在我国现阶段经济迅速发展的背景条件下，稳定可靠的电能资源是促进经济发展的基本保证之一。随着电能资源的发展和现阶段电力市场要求的不断提高，对用电客户的电能计量异常和处理手段也提出了较高的要求。随着电力体制改革的不断深化，供电企业经营管理模式的转型，对电网大数据环境下的电力计量故障和窃电的发现和处理有时候显得力不从心。因此，如何快速准确监测用户电能计量异常成为现阶段供电企业不容小视的一项重点问题。
关键词：电网大数据；用户电能计量；监测仿真；
智能电网是目前迅速增长的一项技术、工艺、设备和应用，是将现代先进的电力电子技术、传感测量技术、信息技术、计算机技术和控制技术等与物理电网高度集成而形成的一种新型电网。随着智能电网的迅速发展，针对智能电网中的终端设备，本文提出了一种高效、可控性强的智能电网数据采集系统。电能质量监测技术发展的新趋势是网络化、信息化、标准化，在智能电网监测的基础上，针对电能质量进行有效地治理和控制，以达到清洁电网、用电安全和节约能源的目的。
一、电网大数据中用户电能计量异常监测
在对用户电能计量异常监测过程中，先对用户电能计量数据进行预处理，组建用户电能计量高维观测样本，采用扩散映射理论对用户电能计量观测样本进行流形学习，将高维的观测空间转变为低维的特征空间，得到其内在的流形特征，利用流形上不同区域的差别，实现用户电能计量状态异常的监测。在对用户电能计量异常监测过程中，先获取大量的用户电能计量状态历史数据，通过变换时窗将用户电能计量状态数据时间序列进行分划，并将分划的子序列与空间位置坐标相融合以构造用户电能计量时空联合数据，利用模糊聚类理论对用户电能计量的大量状态数据依据不同时窗进行聚类。在对用户电能计量异常监测过程中，利用相对邻域信息熵作为度量用户电能计量数据对象异常程度的工具，重新定义电能计量数据离群度，由此完成用户电能计量异常监测。
二、电网大数据中用户电能计量异常优化监测仿真
1.基于互联网“云模式”的用户侧电能质量在线监测系统构建原理。依照“云模式”（主站仅具备基本数据、图形处理功能；强化数据中心的核心地位，实现主站与数据中心通信互交，形成云系统）的理念，基于公共互联网技术平台，建设成一个分层分布式的系统。用户侧电能质量在线监测系统网络构架，系统构架由一个数据中心层、主站层和设备层组成。数据中心层由一个数据服务中心构成，主站层由若干个主站（考虑备灾）构成、设备层由安装在用户侧的监测终端构成，系统运行的基础网络是互联网。数据服务中心与主站由云网关互联，若考虑备灾因素设立多个主站，任意一个主站出现异常或崩溃不会影响整个系统的正常运行。用户侧电能质量在线监测设备，通过GPRS、3G、4G等多种技术模式以无线方式灵活接入主站，可靠采集相关数据。
2.数据中心层。数据中心层是构建在主站层设备基础上的一个高级应用层。数据中心层硬件设备由服务器及通信设备构成。数据中心层设备通过云网关进行互联网VPN拨号连接主站，将主站层系统与数据中心层系统连接在一个“局域网”内，完成两层间的互联。云网关由一系列运行在服务器上的软件和网络硬件组成。网络硬件维护主站和数据服务中心的互联网网络连接。软件负责维护各主站的数据传输接口、安全加密算法、数据优化算法等。通过云网关将主站和数据服务中心接入到一个云网络中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主站层负责采集电能质量在线监测设备数据，并纳入本地数据库，定期将数据库中存储的数据发送至数据中心层，由数据中心层完成数据整理、分析、深度挖掘等高级应用，实现数据“增值”功能。数据中心层还可定时自动巡检主站运行状态及下发控制命令，实现对主站的自动远程监视和维护，大大降低电网企业技术人员运行维护主站的工作量；电网企业还可定制个性化数据发布服务，通过邮件或微信订阅的方式定时自动推送用户负荷的日/周/月/季/年报表；并可及时推送暂态事件记录信息。
3.主站层。在供电公司设置用户侧电能质量在线监测主站系统。主站层的数据库服务器、应用服务器、Web服务器和通信设备等共同构成的一个相对独立、完整的系统，系统具备独立运行的能力（不依赖数据中心即可独立运行）。主站以无线网络和互联网络作为载体，通过VPN（虚拟局域网）技术将电能质量在线监测设备和主站服务器连接在同一局域网中，实现数据传输和交互。主站具有电能质量在线监测设备的数据传输、电能质量在线监测设备的状态监测、电能质量暂态和稳态数据存储、事件统计、报表制作等功能。主站通过云网关可以向数据服务中心提供关键分析数据、响应数据服务中心的控制命令等功能。考虑到系统的容灾需求，可在供电区范围内选择合适地点另建备灾中心，即选择合适地点设立主站2，两主站并列运行。
4.设备层。在用户侧安装电能质量在线监测装置，采用网络服务商提供的因特网接入服务。电网企业为接入互联网的主站层系统申请一个固定域名（免费域名），IP地址由网络服务商动态提供，路由器将IP地址发送到域名解析服务器保存。电能质量在线监测设备通过以太网口与路由器连接，路由器内置4G/3G/GPRS无线通信模块可接入因特网，设置路由器通过固定域名VPN拨号，经域名解析服务器返回主站系统IP地址建立VPN连接，在因特网上组成VPN虚拟局域网。配置每个路由器间的静态路由路径，就能够实现主站与用户侧电能质量在线监测终端的连接，实现数据采集。
5.结果实践分析。一是用户侧电能质量在线监测系统构建方式。电网企业可通过招标方式，经经济、技术综合分析，最终确定装备制造厂家，依托设备厂家构建基于互联网“云模式”的用户侧电能质量在线监测系统。在电网企业内部自建主站，向设备供应商购买数据中心层服务，采用“云模式”的技术手段，对主站进行日常专业维护。二是针对用户负荷性质安装电能质量在线监测终端。要是因为所提方法先获取大量的用户电能计量状态历史数据，通过变换时窗将用户电能计量状态数据时间序列进行分划，在此基础上利用相对邻域信息熵作为度量用户电能计量数据对象异常程度的工具，重新定义电能计量数据离群度，由此完成用户电能计量异常监测，使得所提方法进行用户电能计量异常监测的可靠度较优。利用相对邻域信息熵作为度量用户电能计量数据对象异常程度的工具，重新定义电能计量数据离群度，由此完成用户电能计量异常监测，使得所提方法进行用户电能计量异常的误识率较低。完成用户电能计量异常监测，使得所提方法进行用户电能计量异常监测的效率较优。
采用当前电能计量异常监测方法进行用户电能计量异常监测时，难以区分用户电能计量异常状态数据，存在电能计量异常监测误差大的问题。为此，提出一种基于电网大数据的用户电能计量异常监测方法。实验结果表明，所提方法能够快速准确监测用户电能计量异常，且实用性较强。
参考文献
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论文作者:张力军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
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