基于用电信息采集系统的预付费计量监控功能的实现

何培东，张君胜，卿 莲

（1.四川省电力公司 计量中心，成都 610072；2.四川省电力公司 内江营业局，内江 641003）

1 系统开发应用背景

计量监控主要是指对电能计量装置的现场运行状态的相关数据、信息进行收集、监测和分析。在电力营销工作发展的早期阶段，计量监控主要依靠供电企业人工现场巡检。这一时期的计量监控的服务对象是供电企业，其主要目的是发现可能存在异常或故障，以指导供电企业做出正确的判断与处理。对于大批量的用电客户，供电企业需要投入大量的人力、物力进行人工巡检。但是，人工巡检往往只能发现查处一些比较显性的计量异常或故障，效率低和及时性差。

随着智能电网建设的启动，具有预付费功能的智能电能表的全面推广应用，对计量监控提出了全新的需求。计量监控的服务对象不再只是面向供电企业，用电客户同样需要及时、准确地掌握并核实智能电能表的预付费量、剩余电量、报警电量和跳（合）闸状态等信息。这既是供电企业向用电客户提供有效的优质服务的需要，也是保证用电客户正常日常生活的需要。传统的人工现场巡检则不能满足这一需求。信息技术的发展与用电信息采集系统的的不断完善，为计量监控实现远程化、自动化、实时化提供了契机。

2 系统需求分析

对预付费用户的实时计量监控分析，主要是对采集数据进行比对、统计和分析，将相关信息通过接口传递到相应的职能部门。如发现异常，则立即自动启动异常处理流程。用电信息采集系统需向计量监控单元提供原始数据，这些数据包括：现场实时或者历史的用电信息、用户档案以及异常告警阀值信息、部分业务信息。所以，计量监控单元既要与用电信息采集系统保持数据通信，又要与具体的职能处理机构保持数据通信关系。

2.1 计量监测单元与用电信息采集系统之间的关系

计量异常监测单元与用电信息采集系统的关系如图1所示。

图1 计量异常监测单元与用电信息采集系统的关系

如同前面章节所述，计量异常监测单元以用电信息采集系统作为数据来源，这些数据包括。

1）档案资料：包括用户/台区、终端、测量点基本档案及其它们之间的关联关系、相关对象的告警阀值等。这一部分数据来源于用电信息采集系统的档案库。

2）现场用电数据：包括现场测量点的时钟、负荷、电能示值、电压、电流和功率因数等各种瞬时量，终端时钟等各种终端数据等。

3）业务信息：如果某些用户或测量点参与了预付费这种实际应用，用电信息采集系统还需要收集具体的业务数据供计量监控单元判断这些用户或测量点是否正确地响应了这些业务数据的应答。

2.2 数据实时性要求

1）档案资料的实时性：对用户/台区、终端、测量点所进行的任何更改，以及对这些档案中的告警判断条件所进行的任何更改都需要实时地反应到计量异常监测单元中。

2）现场用电数据的实时性：作为所有异常监测的数据来源，用电信息采集系统采集到的现场用电数据必须通过高速数据总线以及适当的分发机制及时到达计量异常监测单元中，以缩短系统对现场异常的反应时间。

3）业务信息的实时性：如果用户参与了预付费这种实际的业务，对于业务的任何新增、删除和修改操作都必须及时反应到计量异常监测单元中。

3 系统设计与功能实现

预付费用户实时监控分析主要是对用户的购电情况、刷卡情况、余电告警、手/自跳闸权限设置等业务进行远程实时统计和分析与监控，系统将这些数据主动上传给后台分析模块，通过WEB方式提供给相关人员进行查询、统计、分析和远程控制等操作与管理。

3.1 权限设计

预付费实时监控分析系统采用多级权限设计，各级用户通过系统权限管理模块分配不同的用户权限，用户根据分配的权限来查询自己的业务功能。

3.2 购电查询设计

用户去客户大厅进行开户，购电等业务，为了方便用户和售电管理人员对用户购电情况进行实时监控和查询，通过购电查询功能来进行实时查询用户购电充值情况。

3.3 刷卡查询设计

当用户购电充值成功以后，为了及时用电，用户需要把购电充值卡拿回到现场计量装置设备终端上去刷卡，通过刷卡把卡中的购电量写进终端。为了监控用户是否及时准确的刷进了购电量，以及刷卡后的电量是否与充值电量相符等都需要进行及时监控，利用现有监控分析系统可以实时监控用户刷卡状态。

3.4 告警查询设计

用户在营业大厅购电时，购电系统会对用户的购电量设置报警电量，当用户用电量走到报警电量时，现场计量终端会将上传告警信息到监控分析系统，相关管理人员通过监控分析系统查询到用户告警信息后，立即通知告警用户迅速购电。

3.5 报表统计设计

预付费监控分析系统专门设计了报表统计功能，对用户的充值购电数据以及用电数据进行了日报、月报、季报、半年报、年报统计，这样便于管理人员进行及时统计各机构的用电数据，为营销管理决策提供依据。

3.6 跳闸权限设计

由于预付费实施要对用户进行跳闸控制，跳闸功能分为手动和自动跳闸两种模式，如果设置为手动跳闸功能，则需要后台中心控制功能对用户进行实施跳闸操作，如果设置为自动模式，则当用户的剩余电量走到跳闸设置阀门电量时，后台中心控制自动对其进行实施跳闸操作。

4 系统应用效果与发展前景

计量监控分析系统成功地实现了对预付费用户的计量监控由人工监控向智能实时监控的转变，为供电企业的生产、经营工作提供了强大的技术支撑，为用电客户提供了优质、高效的用电服务。随着智能电网建设的加速推进，全社会信息化水平的不断提高与普及，系统的发展与应用还将持续的深入。

4.1 完善各系统间数据接口，实现数据共享最大化

用电信息采集系统应与供电企业的电力营销系统实现数据接口，成为营销系统的一个子业务模块。计量监控单元监测、分析所获得的异常信息，应能通过接口触发“消缺”工作流程。通过与GIS（地理信息系统）的接口，将各监控点直观地显示在地图上，为查询、分析和消缺等工作提供更多方便。

4.2 优化系统构架，提高计量监控的准确性、可靠性

影响计量监控准确性、可靠性的主要原因。

1）计量监控单元以大量电网、客户的档案信息为基础。如果档案信息出错，或者电网运行方式的变化，与之关联的计量监控单元将获得错误信息。必须采取有效措施，保证电网结构、用户、终端和测量点等基础资料的准确性，保证用电信息的采集成功率，以提高计量监控的准确性。

2）系统对异常现象的分析判断仅仅给出大致原因，未给出准确地结论。比如，系统提示现场某电能表出现“零功率”事件，出现这一事件的原因可能有电网停电、用户未用电、电能表损坏和档案信息错误等，系统应对其具体原因作出准确的分析判断。

5 结束语

现代数学和统计学的发展促成了数据挖掘这一学科的发展，数据挖掘的主要作用是从大量的数据中取得有效的、新颖的、潜在有用的和最终可理解的固定模式，完成分类、估值、预言、相关性分析、聚类、描述与可视化等功能。这为如何提高计量监控准确性、可靠性提供了解决办法，以数据挖掘技术、人工智能技术为核心，构建一个能够对电网、客户、计量装置、采集终端、通信通道、数据库、服务器、工作站等节点出现的异常进行准确描述的分布式计算系统。

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