基于大数据与物联网的电力计量业务管控工具

冯 儒

（国网吕梁供电公司）

0 引言

伴随着国家经济的不断发展， 人民对用电的要求也在不断增加。而电力系统是人民用电最主要的能源单元， 它是人民安全稳定用电的保障， 因此， 确保电力系统的稳定运行是一项十分关键的任务。伴随着物联网的理念的被提出来并得到了持续的发展， 在物联网的技术层面上， 针对电网中的变电、 输电、 配电等多个方面进行的监测与保护， 是电网中的物联网安全体系的关键。在这些因素之中， 因为使用电设备的数量持续增加， 因此存在着更大的安全风险。因此， 利用大数据和物联网技术等， 对电力智能计量设备进行研究并运用， 是实现安全用电的一条行之有效的方法。

1 电力计量检查的现状和问题

1.1 用电计量检验的现状

随着社会经济的发展， 电网的建设也在提高， 同时增加了电力供电系统结构的复杂性。这就为“防盗电”的执法工作提出了严峻的考验， 不能对不法分子的偷电行为进行较为完整的监控， 从而使电力企业蒙受巨大的经济损失。随着社会经济不断发展， 很多电力企业也开始利用全新的检查技术[1］。

比如， 很多电力企业都已经开始了智能数字化的电表的应用， 之后就可以利用智能化的数据监测系统来对用电量进行准确地测量， 将读取后的重要信息传输到有关的电力单位接收的系统， 再经过人工的统计和分析， 将这些数据反馈给电力客户， 这也可以减轻企业工作人员的工作量， 极大地提高了电力计量的检查效率。但是， 这种智能化的数字电表，并不能更好地解决窃电方面的问题， 还必须要采取更为行之有效的措施， 才能完全地解决窃电有关的问题。

1.2 防窃电技术存在的问题

电能属于一种虚幻的日用品， 因而有别于普通的实体日用品。电力资源不能用常规的方法来进行统计与审核， 而实质的商品可以用人工的方法来对其进行统计与有效的管理， 但是， 对于电力资源， 它是一种虚拟的商品， 就必须要经过统计与监控等步骤来完成对其的测量与检查， 因此电力测量检查工作的困难程度是很高的， 如果使用传统的常规的检测方法， 不但会浪费时间， 而且会浪费很多人力资源， 还要经过手动的定期检测和统计， 这样就可以得到有关的资料，同时还必须在监控系统中进行实时的监控， 以防止偷盗现象的再次出现。但是， 由于多数电力企业使用的是手工的检查方式， 因此就不可能随时对监控的系统进行实时的监控， 因此， 就会有不少不法人士在不知情的情况下进行盗电。采用手工测量、 手工计算的方法， 已不能完全消除偷电率。因此， 有些电力企业在展开反窃电技术的时候， 会针对客户的用电量不同，采用行之有效的反窃电的措施， 但是， 若采用这样的方法展开反窃电， 就会对客户对电量使用的满意度产生影响， 这样的结果也会导致公司的反窃电措施无法得到有效的应用[2］。

1.3 检查管理制度不完善

很多电力企业由于检查管理制度不健全， 致使其工作无法正常进行。很多电力企业仅仅注重在运行过程中产生的正面利益， 而忽视了自己的监督工作。而电能计量检测的首要目标就是获得准确的数据和信息， 从而有助于公司在发生故障时做出正确的判断，从而更好地处理。但是， 因为在检查上存在着一些问题， 很多电力企业都没有及时地完成对电力计量的检查， 只是根据一些浅显的理论数据来进行汇报， 这样就会造成汇报的结果不够准确。由于很多电力企业的检验人员的职业素养和对检验工作的责任心有待提高， 这就会对检验工作的正常开展产生很大的影响，进而导致了一些较为严重的问题。检验管理机制的问题由来已久， 是许多地区常见的一种现象， 要认真加以解决并不容易。

2 基于大数据的电力计量业务管控

2.1 完善电力营销体系

现代的电力测量检查工作已经不能再用传统的被动检测的方式来进行， 必须采取主动的方式来进行。将大数据技术应用于电力营销， 可以获得更好的结果。在电力营销体系的大环境影响下， 必须强化各个业务环节， 从多方面进行优化， 以推动防盗电工作取得新的进展。在实施防盗电检查的实践中， 必须将营销大数据技术应用于营销系统， 从而推动营销系统功能和营销水平的不断提高。在大数据的作用下， 逆向监控工作将代替传统的反盗电监控， 既能更好地满足市场的需求， 又能以顾客为中心在营销模式上进行持续的匹配。大数据在电力计量检查中的应用， 通过主动检查、 主动核对等方式， 既可以全面的把握原始数据， 又可以提高电力计量检查工作的效率和精度， 从而更多的保证电力系统的稳定性[3］。

2.2 稽查系统的应用

利用大数据分析， 发现与盗窃相似的现象， 并将其归结为盗窃对象。并对盗窃行为的开始和结束进行了详细的记载， 以便为犯罪嫌疑人的调查工作提供有力的证据支撑。首先， 通过对偷电者的基本资料进行分析， 对偷电者的基本特点进行分析， 从中找出几个具有典型意义的偷电者， 以此来确定偷电者的数量。其次， 通过对盗窃行为的分析， 确定了盗窃行为的发生区域， 并以此为依据， 对盗窃行为进行了分析。最终， 基于能量消耗的起始时间等信息， 采用异常检测技术对信息进行验证。

2.3 反窃电系统的设计

反窃电系统主要是为了避免用户自己对用电量数据进行篡改， 所以它需要使用大数据系统对区域内所有电力用户的电力数据进行采集， 将用户的阶段性电力消耗、 电气负载、 电压、 电流等组成电力档案， 对用户的用电量进行实时监控。在构建用户电力档案后，大数据系统能够将用户的信息转换成数据模型， 通过大数据的预测功能对用户未来一定阶段的用电量进行分析， 通过计算机识别软件对用户的各种数据进行处理， 将收集的信息构建成防盗诊断模型。通过对用电量、 电压、 电流等方面的全面对比， 了解了用电情况，从而减少了防盗电的调查。与此同时， 电力企业还可以在变压器内部安装传感器， 并利用大数据的实时反馈系统， 与无线控制相结合， 对其进行监视， 利用大数据对用电信息进行分析和检测， 对用户的各项用电行为进行实时记录[4］。

2.4 电力计量检查的注意事项

随着我国电力计量检查体系的完善， 各项工作可以有序地进行， 同时也在加大对大数据的支撑， 总体来说， 具有很大的发展空间。然而， 对电能测量检验却丝毫不能掉以轻心， 电力企业应该做到与时俱进，不断提高电能测量检验的质量， 使检验的效率持续性地提高。在电力计量检查的方案设计中， 要准确地把握检查的项目、 检查的指标， 在很多时候， 原始数据都是很繁琐的， 因此， 在对原始数据的存储上， 一定要做到精细， 并且， 在对原始数据的整理和筛选上，要使用大数据的分类来实现， 以降低错误的发生。对每一位参与电能计量检验的员工进行技术培训和指导， 优秀的小组成员可以在工作中发挥更好的作用，并且还可以在电能计量检验的内容上进行拓展， 特别是在处理突发事件时， 可以获得更好的结果。

3 基于物联网的安全用电智能计量设备

3.1 安全用电智能计量设备原理

5G 网络已经进入了高速发展阶段， 物联网的理念和应用正在逐步成熟， 以此为依据， 以物联网开发的安全用电智能计量设备的终端为核心， 智能电表将是建设国家智能电网的重要组成部分。其实， 无论是机械的电表， 还是电子式的电表， 都存在诸多缺陷，不能满足现代化智能用电的需要， 也不利于使用者的权益。在这样的背景下， 智能电表应运而生。在物联网的支持下， 智能电表具备了许多传统电表所不具备的能力， 不仅可以实现对数据的收集与显示， 还可以对数据进行监控与储存， 如果发现异常， 还会发出警报， 可以说是对用电的一种保障。安全用电智能计量装置的工作原理是， 利用OFDM 技术， 向物联网的及种种传输电力载波的通讯内容， 然后对各个电表的数据进行归类分析， 并将分析结果回馈到电力公司的管理中心， 从而实现电力公司与客户的双向通信[5］。联合物联网技术和改进型无限深度神经我那个罗模型，可以全寿命周期的管理电力计量数据， 优化电力表管理效果。下图是新型智能电力计量系统架构图。

3.2 智能计量系统的功能和应用

随着大数据与“互联网+”等新兴科技的迅猛发展， 基于高科技的智能化测量体系深刻地改变了经济与社会， 因此创新了量值传递和溯源方式。通过利用智能计量， 可以准确配置和优化管理测量资源， 进一步提高量设备和检测终端的数字化， 对各类重要数据进行完整、 准确和高效的收集， 对数据进行专业、 智能、 集成和协同地利用， 并采取行动， 对测量和质量控制的策划、 配置和规范进行完善， 构建出具有高度准确和国际互认的国家测量标准和测量技术。

图1 智能电力系统整体就架构图

3.3 智能计量设备设计和研发

（1） 主控单元

主控但愿是智能计量设备的关键部分， 它可以集中体现硬件设施。其中， 主控单元的工作范围较广，因此在对主控单元进行设计时， 使用了ADE7169F16计量芯片， 具有集成计量和 MCU 控制功能， 有利于提高电压、 电流计量的准确性[6］。

（2） 受控单元

设计受控单元的时候， 可需要根据具体的使用环境选择合适的开关。如果选用普通开关， 其通断的原则是通过可移动的金属触点来完成电能的相位和断开， 从实质上来说， 这种开关属于一种机械设备， 尽管在电气断开时会产生电弧， 而且连接起来也比较费时， 但由于其价格很便宜， 因此当前使用频率较高。固态开关的基本原理是利用半导体的导电特性来进行电气间歇性的连断， 因为其实质上是靠着内部电离子的运动来完成断开与连接， 所以再连接不会产生电弧， 断开的速度也很快， 而且一旦出现短路， 就可以快速地将线路切断， 从而降低了能量的损耗。另外，受控单元的主控程序设计也是很关键的一部分， 基于物联网， 应该添加过电流保护、 超压、 欠压的功能， 确保在电流运行中发生的事故可以高效的进行预防。智能计量装置与电力装置的运转密切相关， 然而， 因为在实践中， 电能装置的额定电流电压并不能达到理想的工作状态， 所以， 为了确保线路的安全性， 必须进行欠压、 超压和添加电流保护的设计[7］。

4 结束语

本文分析了基于大数据与物联网的电力计量业务管控工具， 通过优化电力计量管控业务管控效果， 一方面可以为电力用户提供优质的服务， 另一方面可以保障电力企业的综合效益， 推动电力行业的可持续发展， 为社会经济建设奠定坚实的基础。