0 引言

    《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》依據(jù)用電量或變壓器容量將電力用戶分為5類，并對I~Ш類電力用戶制定3~12個月的電能表現(xiàn)場檢驗周期^[1]。通過電能表現(xiàn)場檢驗，可獲得電能表現(xiàn)場詳細(xì)運行情況，包括電能表外觀情況、運行誤差、運行環(huán)境以及用戶負(fù)荷等。近年來，隨著社會發(fā)展，I~Ш類電力用戶數(shù)量大大增加。現(xiàn)場檢驗任務(wù)量增加的同時，現(xiàn)場檢驗獲得的檢驗數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)井噴之勢^[2-4]。

    目前，現(xiàn)場檢驗重點關(guān)注計量故障和電能表誤差超差。現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)主要作為判斷單個電能表是否運行正常的依據(jù)，缺乏對海量數(shù)據(jù)整體和深入的挖掘分析。而近年來，電力大數(shù)據(jù)挖掘越來越受各方關(guān)注，分析方法更加成熟，應(yīng)用也越來越廣泛。隨著全國范圍內(nèi)規(guī)格統(tǒng)一的電子式電能表的推廣，以及現(xiàn)場檢驗信息化、數(shù)字化，檢驗數(shù)據(jù)更加真實可靠、全面豐富、規(guī)范統(tǒng)一，為檢驗數(shù)據(jù)深度挖掘、分析及應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)^[5-7]。

1 電能表現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)類型分析

    《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中電能表現(xiàn)場檢驗主要針對電能表運行誤差展開，包括：一般檢查、電能表接線檢查、與電能表相連的電壓互感器二次導(dǎo)線電壓降測量、電能表工作誤差校準(zhǔn)、核對計時誤差、檢查分時計度(多費率)電能表計度器讀數(shù)的組合誤差、檢查數(shù)據(jù)處理單元與電能測量單元計度器的讀數(shù)相對誤差、檢查預(yù)付費電能表電量計量誤差。可獲得電能表運行情況相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括電能表時鐘數(shù)據(jù)、外觀情況、運行環(huán)境、用戶負(fù)荷等。現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)大致可以劃分為數(shù)值類和非數(shù)值類。這些檢驗數(shù)據(jù)都從現(xiàn)場采集而來，可靠性高。并且，檢驗數(shù)據(jù)獲取的周期固定，具有較高的分析價值^[1，8-10]。

1.1 數(shù)值類數(shù)據(jù)

    現(xiàn)場檢驗中數(shù)據(jù)多為數(shù)值形式，除電能表計量誤差γ外，現(xiàn)場檢驗還可通過對比時鐘獲得時鐘誤差Δt，通過獲取分時電量數(shù)值獲得計度器誤差δ，通過電壓U、電流I瞬時值獲得用戶瞬時負(fù)荷p，并且能夠記錄檢驗時間點的用戶電度數(shù)。以上數(shù)據(jù)可在現(xiàn)場檢驗中一次性獲取，可方便地進行存儲、處理和分析。

1.2 非數(shù)值類數(shù)據(jù)

    電能表外觀情況、運行環(huán)境等難以用數(shù)值衡量的，可以用非數(shù)值的方式進行表述。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)客觀性，在獲取數(shù)據(jù)時按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進行詳細(xì)的歸類，如表1所示。

    通過對數(shù)據(jù)的整理，尤其是梳理非數(shù)值數(shù)據(jù)，可以將現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)規(guī)范化，保持?jǐn)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性和客觀性，進而為數(shù)據(jù)分析和挖掘做好準(zhǔn)備。

2 電能表現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)挖掘

    電能表現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)不僅包含電能表自身運行信息，還蘊含與之相關(guān)的用戶用電信息。各項檢驗數(shù)據(jù)之間不是獨立的，而是存在著潛在的聯(lián)系并相互影響，并且這種聯(lián)系和影響是多維的、非線性的。因此，有必要從現(xiàn)場檢驗的數(shù)據(jù)作為切入口，對數(shù)據(jù)進行充分的挖掘分析，探索電能表有關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系，并用于分析和預(yù)測電能表運行中可能出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和情況。

2.1 電能表運行可靠性預(yù)測

    電能表作為電能計量器具，嚴(yán)格來說在運行過程中不允許發(fā)生過程維修的情況，但受各種因素的影響，實際運行過程中電能表難以避免地出現(xiàn)各種故障。大部分故障的發(fā)生不是偶然的，而是各種因素綜合作用的結(jié)果。目前對運行中的電能表運行參數(shù)還難以做到實時監(jiān)測，因此，對運行情況的掌握主要依據(jù)現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)。在現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)中挖掘電能表運行狀態(tài)，對電能表進行可靠性評價。下面以電能表運行誤差超差和失壓、失流兩種最常見的故障為例進行分析。

2.1.1 電能表運行誤差

    運行中的電能表本身故障出現(xiàn)概率較高的是誤差超差。影響電能表誤差的因素除了產(chǎn)品自身質(zhì)量和運行時間外，還包括用戶負(fù)荷、溫度和濕度等環(huán)境因素。從現(xiàn)有現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)中可以對電能表運行誤差進行初步分析。

    (1)電能表制造水平

    不同廠家、型號以及不同批次的電能表由于制造水平不同，運行誤差往往具有較大差異。以2015年現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)為例，選取5批次運行時間相近的0.2 s級電能表現(xiàn)場檢驗誤差進行對比，分析其平均絕對值及標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果如圖1所示。不同批次電能表誤差的大小以及分散程度都有所差異，可依據(jù)誤差平均絕對值和標(biāo)準(zhǔn)差將不同批次的電能表劃分為A、B兩類(以0.05%為限)，表征電能表制造水平對誤差的影響。

    (2)電能表運行時間

    隨著電能表運行時間增加，電能表運行誤差超差率明顯增加。圖2為3批次電能表不同運行時間的誤差超差率。從圖中可以看到，輪換周期到期且未能及時更換的產(chǎn)品3超差率達(dá)到0.71‰，遠(yuǎn)超過其他批次產(chǎn)品。依據(jù)運行誤差超差率將運行時間超過5年的產(chǎn)品3劃分為B類（以0.5‰為限）。

    (3)用戶維護情況

    以2016年第一季度現(xiàn)場檢驗中發(fā)現(xiàn)的10起電能表運行誤差超差情況進行分析。10用戶涵蓋工商業(yè)與行政事業(yè)單位，且用戶配電設(shè)施維護得當(dāng)。因此，從已有現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)分析，電能表運行誤差與用戶維護情況等外部環(huán)境因素相關(guān)性較小。

    基于現(xiàn)有的檢驗數(shù)據(jù)，電能表運行誤差主要與產(chǎn)品批次(制造水平差異)和運行時間有關(guān)，分析結(jié)果可對電能表運行性能進行預(yù)測。按照以上A、B類的劃分，在現(xiàn)場檢驗中應(yīng)關(guān)注雙B類電能表運行誤差，若對應(yīng)批次已到輪換期，應(yīng)加快輪換，以減少電能表現(xiàn)場運行誤差超差的情況。

2.1.2 電能表失壓失流

    現(xiàn)場檢驗中由于電壓、電流互感器熔絲熔斷引起的失壓、失流是最常發(fā)生的影響計量準(zhǔn)確性的故障之一，導(dǎo)致熔絲熔斷的因素較多，不僅與熔絲自身質(zhì)量有關(guān)，還與運行環(huán)境等外部因素都有一定關(guān)系。一般認(rèn)為，雷擊是造成熔絲熔斷或損壞的重要原因之一。熔絲熔斷后失壓儀及電能表可記錄故障發(fā)生時間。以某區(qū)域2014年和2015年現(xiàn)場檢驗發(fā)現(xiàn)的熔絲熔斷故障數(shù)據(jù)為例，8~11月是故障高發(fā)期，約為其他月份的2倍，如圖3所示。7~9月份為該區(qū)域雷電高發(fā)月份，部分熔絲遭受雷擊后未直接熔斷，仍可在損壞的情況下繼續(xù)運行一段時間，因此，10~11月仍是熔絲熔斷導(dǎo)致的電能表失壓、失流故障高發(fā)期。

    針對高壓熔絲熔斷導(dǎo)致的電能表失壓、失流故障的季節(jié)性特點，應(yīng)采取有效的預(yù)防措施以及排查手段，如在雷雨季節(jié)之前開展高壓熔絲檢查等工作。另外，隨著用電信息采集系統(tǒng)功能的不斷完善，可通過在線方式進行故障排查并及時修復(fù)，減少故障引起的計量差錯。

    綜上所述，分析現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)可以提取各類電能表現(xiàn)場故障的特征，對電能表運行穩(wěn)定性預(yù)測具有重要意義。同時，隨著新型設(shè)備不斷入網(wǎng)運行，各類運行狀態(tài)也在發(fā)生變化，依據(jù)實時更新的現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)，可以更好地追蹤各類狀態(tài)量的變化，并制定更加完善的檢驗策略。

2.2 用戶用電行為分析

    隨著用電信息采集系統(tǒng)的建立，對用戶用電數(shù)據(jù)的采集更加全面和完善，是目前電力大數(shù)據(jù)分析的重要數(shù)據(jù)來源。但現(xiàn)場檢驗獲得的數(shù)據(jù)除了電壓、電流、功率等，還包含許多現(xiàn)場檢驗特有的非電數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以對用戶用電行為進行更加全面的描述。

2.2.1 用戶設(shè)備維護情況

    根據(jù)現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)，不同性質(zhì)電力用戶設(shè)備維護程度差異較大。表2所示為某區(qū)域不同性質(zhì)用戶計量裝置維護情況，維護情況以表1為分類依據(jù)。

    根據(jù)用戶電力設(shè)備外觀情況以及所處運行環(huán)境，可以判斷用戶電力設(shè)備維護情況。大型工業(yè)、政府機關(guān)、學(xué)校、銀行、醫(yī)院等有嚴(yán)格的電力設(shè)備管理制度，配電環(huán)境更良好，且配電人員更加固定和專業(yè)，能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障。而小型工業(yè)、商業(yè)物業(yè)等電力用戶配備的工程人員專業(yè)程度整體偏低，對電力設(shè)備維護不夠到位。

    針對用戶設(shè)備維護情況的差異，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)制定差異化措施引導(dǎo)用戶維護用電設(shè)備，減少設(shè)備故障。

2.2.2 大數(shù)據(jù)分析外圍數(shù)據(jù)獲取

    隨著用電信息采集系統(tǒng)的建立和應(yīng)用的完善，對用戶用電行為的分析可擴展至全樣本的大數(shù)據(jù)分析。用電信息采集系統(tǒng)采集的實時信息包括用戶電壓、電流、功率、凍結(jié)電量，以及固有的用戶用電性質(zhì)、用戶地址信息等。通過以上的全樣本數(shù)據(jù)挖掘，可以對用戶行為進行分析和預(yù)測。

    而現(xiàn)場檢驗獲取的檢驗數(shù)據(jù)中包含的信息是不可替代的，如用戶地理環(huán)境信息、集中區(qū)域用戶性質(zhì)、用戶四季溫度等，能對用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行補充。用電信息采集系統(tǒng)的地址信息僅為單一的地址，缺乏相關(guān)地理環(huán)境信息，如用電地址靠海、臨河等，同時地址信息發(fā)生錯誤時，現(xiàn)場檢驗可即時進行糾正。用電信息系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)分析時，每一個電力用戶作為單獨數(shù)據(jù)進行處理，缺乏整體性，而現(xiàn)場檢驗可以按照集中區(qū)域的相同性質(zhì)用戶進行劃分及分類處理，如大型工業(yè)區(qū)用戶、商業(yè)街用戶、高新科技園等。通過用電信息采集系統(tǒng)與現(xiàn)場檢驗相結(jié)合，用戶用電數(shù)據(jù)將更加完善和全面，對數(shù)據(jù)的挖掘更細(xì)致和深入。

3 結(jié)論

    電能表現(xiàn)場檢驗?zāi)軌颢@取用戶計量設(shè)備電類數(shù)據(jù)和非電數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)渠道唯一性的優(yōu)勢，且數(shù)據(jù)具有全覆蓋的特點，并有一定的實時性。通過對現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)的挖掘，可對電能表運行狀態(tài)進行初步可靠性預(yù)測，在數(shù)據(jù)中挖掘用戶用電行為。結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)，現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù)可發(fā)揮出其獨特優(yōu)勢，在大數(shù)據(jù)分析中提供有效信息，使得數(shù)據(jù)挖掘更加深入。

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作者信息:

甄昊涵，沈  華

（國網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院，上海200051）