專利名稱：用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，本發(fā)明屬電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
互動服務(wù)門戶技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)中一個新興分支，目的在于探索我國智能用電交互技術(shù)，建立一個能夠針對不同類型用戶多方位的數(shù)據(jù)分析、展示和交互的平臺。其中電力數(shù)據(jù)的用能分析方法的研究是其中探索研究的關(guān)鍵之一，雖然以前也有過許多對用能分析相關(guān)零碎的探討和分析，但是不夠構(gòu)建完整系統(tǒng)的用能分析。I文獻資料研究
根據(jù)相關(guān)的文獻資料可以看出，目前針對用能分析方法的學術(shù)性研究大致可以分為如下幾個方向:
電力數(shù)據(jù)分析方法的研究
研究主要針對供電電力數(shù)據(jù)質(zhì)量分析，包括電力質(zhì)量異常檢測和故障檢測等，其成果主要用在改善電力供電質(zhì)量和進行故障檢修等，另外的電力數(shù)據(jù)分析主要是對當前電力行業(yè)進行統(tǒng)計分析，以達到預測以后電力行業(yè)發(fā)展狀況的目的。而本研究系統(tǒng)完整的研究了用電相關(guān)的數(shù)據(jù)分析和展示技術(shù)，以提供一個靈活互動服務(wù)平臺。(2)電力數(shù)據(jù)海量數(shù)據(jù)處理方法研究
在文獻資料中，廣泛存在“數(shù)據(jù)海量處理”的相關(guān)研究資料。這部分有關(guān)海量電力數(shù)據(jù)的處理方法主要集中在數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)查詢優(yōu)化、數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化等，目的主要是解決海量電力數(shù)據(jù)存儲問題，電力數(shù)據(jù)實時傳輸問題和進行報表制作的查詢速度問題。對于本研究而言，進行海量數(shù)據(jù)處理機制的研究主要目的是支持提出的電力數(shù)據(jù)分析方法，在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上，通過調(diào)整數(shù)據(jù)處理的步驟和信息粒度來對信息進行處理以達到數(shù)據(jù)處理高效準確性。通過實際數(shù)據(jù)的分析處理和驗證，支撐智能用能數(shù)據(jù)分析。2實際應用分析
在實際工作中，隨著人們對電力數(shù)據(jù)部分公開的需要和國網(wǎng)信息化互動化程度的提高，人們開始考慮如何完整系統(tǒng)地對電力數(shù)據(jù)進行分析，并運用當前海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)對數(shù)據(jù)進行處理，以提供一種可靠有效的用能分析方法，達到多方位互動、高效靈活互動的效果。從相關(guān)文獻看來，這部分分析主要包括:
(I)電力數(shù)據(jù)分析方法的研究
結(jié)合當前電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集發(fā)展狀況，對以往電力數(shù)據(jù)的分析進行匯總，并根據(jù)現(xiàn)有電力系統(tǒng)發(fā)展狀況，進行系統(tǒng)化分析研究提出一種完整有效的電能數(shù)據(jù)分析方法。這些分析往往立足點較高，涉及數(shù)據(jù)采集信息化傳輸、智能電表應用、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和設(shè)備水平等多方面內(nèi)容，這是當前智能電網(wǎng)互動服務(wù)的需求，目前正在探索中。目前電能數(shù)據(jù)分析這一方面的實際應用尚未形成體系化、標準化的方法，且其工作思路與本研究成果思路也不相同(本研究成果探索了大量能效指標，并給出了進行限值異常報警和能效措施自動跟蹤等，這是目前這方面實際應用中所不存在的)，本研究成果是對智能電網(wǎng)用能互動化服務(wù)一個很好的嘗試，能夠很好的指導這一方面工作。
(2)電力數(shù)據(jù)海量數(shù)據(jù)處理方法研究
在對電力系統(tǒng)電能數(shù)據(jù)的存儲、傳輸、查詢優(yōu)化以提供利用當前數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對電能數(shù)據(jù)進行相應分析提供一種滿足專門角度(比如報表制作等)的需要，保證電力數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性存儲和流暢查詢。這部分內(nèi)容在考慮范圍之內(nèi)，并結(jié)合多場景數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上，提出了對電能海量數(shù)據(jù)進行了較為周全初步分析和處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有學術(shù)研究、實際工作的基礎(chǔ)上，為達到更系統(tǒng)高效的用能分析目的，首次提出了一套完善的智能用能分析方法，這是以往任何工作所無法達到的。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明的用能分析方法包含以下步驟:數(shù)據(jù)整合、用能數(shù)據(jù)分析和海量數(shù)據(jù)處理。(I)數(shù)據(jù)整合是指利用現(xiàn)在已有集群，保證電力數(shù)據(jù)安全高效特性，將各個源數(shù)據(jù)進行抽取匯總，在抽取過程中，也包括少量的統(tǒng)計計算；
(2)用能數(shù)據(jù)分析著重于用能數(shù)據(jù)的分析設(shè)計，包括系統(tǒng)地確定分析的內(nèi)容:用能能耗統(tǒng)計分析和診斷、能效指標確定、跟蹤和智能數(shù)據(jù)處理等。其中智能數(shù)據(jù)處理包括以下兩個步驟:
缺失值處理:
為了彌補電量數(shù)據(jù)采集的缺失，可以采用多種算法模型進行處理，根據(jù)選擇產(chǎn)生的曲線效果和特征值進行計算，可以由專業(yè)人員對算法的效果進行評估，從而選取特定的適合當前時間區(qū)段的缺失值計算模型。主要涉及到的缺失值計算模型包括:均值插補、同類均值插補、極大似然估計、多重插補。數(shù)據(jù)分析和預測:
在保證電力數(shù)據(jù)完備性的條件下，數(shù)據(jù)分析算法在一種場合使用，可能在更換時間數(shù)據(jù)的情況下，有意義的數(shù)據(jù)分析算法有所變化。為了能夠極大利用當前數(shù)據(jù)進行多種數(shù)據(jù)分析的嘗試，以發(fā)揮數(shù)據(jù)挖掘的靈活性。數(shù)據(jù)分析模塊設(shè)計多種備用算法庫，可以由人為觸發(fā)進行探索性數(shù)據(jù)挖掘。在探索模式中選取數(shù)據(jù)分析算法對選定數(shù)據(jù)進行處理，產(chǎn)生數(shù)據(jù)分析結(jié)果。根據(jù)人為經(jīng)驗對挖掘模型進行甄選，經(jīng)過多個專業(yè)人員和一段時間的甄選打分，可以對數(shù)據(jù)分析算法進行打分統(tǒng)計，產(chǎn)生報表，以供參考。對打分高的算法可以進行勾選移到常規(guī)算法庫中，可以用來在常規(guī)模式進行常規(guī)數(shù)據(jù)挖掘。設(shè)計到的數(shù)據(jù)分析算法模塊有:電量異常數(shù)據(jù)的智能診斷、峰谷電價與電量消耗的關(guān)聯(lián)規(guī)則提取、電量負荷預測。(3)電量統(tǒng)計計算包括電量數(shù)據(jù)按刻、時、天、月和年進行計算，對其中時間粒度對應的線路電量數(shù)據(jù)又分為分項計算、一級子項計算和二級子項計算，除此之外，還有對應時間粒度進行異常電量分析、電流電壓等質(zhì)量分析等。計算量巨大，為了提高海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計效率，運用了現(xiàn)有集群技術(shù)以提高負載均衡，通過設(shè)計執(zhí)行腳本對數(shù)據(jù)分層計算、定時抽取和計算等來減少計算的重復量，達到提高效率。(4)電能質(zhì)量評價。電能質(zhì)量的評價從電壓偏差、電壓波動、電壓閃變、頻率偏差、三相不對稱度、諧波、功率因數(shù)、瞬態(tài)過電壓方面進行綜合評價，獲得各因素權(quán)重。在初步獲得各因素權(quán)重后，為了克服主觀性，采用熵權(quán)來進行各因素權(quán)重的修正。
在實際應用時，工作人員根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)和需要匯集數(shù)據(jù)使用的頻率和數(shù)據(jù)量的大小，可以對數(shù)據(jù)整合進行有效科學的設(shè)計；然后根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的具體分析可以得到異常診斷臨界值的設(shè)定；之后通過合理設(shè)計統(tǒng)計計算腳本，利用中間結(jié)果集來提高統(tǒng)計分析效率，保證整個用能分析系統(tǒng)有效地進行。本發(fā)明的主要特點:
1、系統(tǒng)完整地對用能分析進行了設(shè)計，在設(shè)計中體現(xiàn)了多方位、多場景的用能分析特點，將用能統(tǒng)計分析、能效指標評級、能效診斷、能效措施效益跟蹤管理和異常監(jiān)控一體化集成在用能分析中。2、對海量數(shù)據(jù)處理進行優(yōu)化，采用中間結(jié)果集、層次粒度處理法對數(shù)據(jù)進行高效處理。從時間粒度分級對數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)計算分項粒度的大小來從低層次到高層次進行統(tǒng)計計算，形成了從點到面高效計算。為了避免大量重復的計算，將數(shù)據(jù)集進行分類，存儲中間數(shù)據(jù)到臨時表中，極大地提高數(shù)據(jù)的利用效率。本發(fā)明所能產(chǎn)生的效果:
1、為用戶提供了高效有效互動服務(wù)，加強了電網(wǎng)和用戶互動，豐富了服務(wù)內(nèi)容，提高了服務(wù)質(zhì)量；
2、提出了系統(tǒng)完整的一體化用能分析服務(wù)，為提高電網(wǎng)經(jīng)營管理水平提供重要的指導意義；
3、提出了配電網(wǎng)可靠性的評估體系和方法，為大規(guī)模開展可靠性評估分析與規(guī)劃提供了整套技術(shù)方案；
4、能夠及時發(fā)現(xiàn)能效異常，便于發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)工作中存在的不足之處，便于及時予以調(diào)
整；
5、結(jié)合當前現(xiàn)代計算機基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)和電力系統(tǒng)計算與分析技術(shù)對全網(wǎng)運行實時狀況進行了較為系統(tǒng)地分析，加快了電網(wǎng)建設(shè)與改造提供有效的技術(shù)支持，對智能電網(wǎng)互動化技術(shù)是一次有意義的探索；
6、全面提升了用戶的滿意率，提升電力企業(yè)的企業(yè)形象和社會品牌價值；
7、能夠為預測某區(qū)域具體分項能效狀況，采取節(jié)能措施取得節(jié)能環(huán)保效益和直接經(jīng)濟效益，從而進行有關(guān)決策或為制定相關(guān)原則提供理論支持。


圖1是電力數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)構(gòu) 圖2是總體電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析流程總圖。
具體實施例方式I用能分析
(O實施目的
在智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中，針對電力數(shù)據(jù)全方位系統(tǒng)的用能分析是一項當前尚無實際開展經(jīng)驗的工作，也是對智能用能互動化服務(wù)的一種探索性嘗試。用能分析設(shè)計工作能夠從多角度、多場景出發(fā)反映當前對電網(wǎng)互動化需求和電網(wǎng)維護節(jié)能改進需求的迫切程度，可以通過分析用戶用能數(shù)據(jù)，診斷分析用戶能效水平，為用戶提供用能策略、用能輔助決策等多樣化技術(shù)，最終實現(xiàn)節(jié)能技術(shù)在終端用戶中的推廣和使用。
(2)實施思路
1)資料收集整理
對當前電力系統(tǒng)涉及到的用能分析方法和內(nèi)容進行調(diào)研和收集，整理出當前用能分析方法現(xiàn)狀；
2)研究當前智能電網(wǎng)需求
根據(jù)國家智能電網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀的開展情況和互動化服務(wù)建設(shè)目標，確定用能分析綜合目
標；
3)調(diào)研相關(guān)技術(shù)
對用能分析方法涉及到相關(guān)的技術(shù)進行調(diào)研，通過對技術(shù)現(xiàn)狀的研究來確定當前要實現(xiàn)的集成技術(shù)的可行性。4)結(jié)合分析
結(jié)合當前硬件、軟件、技術(shù)現(xiàn)狀，估算所帶來的經(jīng)濟社會效益，系統(tǒng)化研究用能分析，實現(xiàn)工作目標。(3)實施效果
O明確用能分析目標和內(nèi)容，為下一步智能用能分析提供支撐；
2)根據(jù)當前技術(shù)的現(xiàn)狀和新技術(shù)集成研究，為今后智能電網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)指導。3)根據(jù)當前節(jié)能分析和經(jīng)濟效益分析,制定相應合理有效的節(jié)能措施和長遠的節(jié)能計劃；
2電力數(shù)據(jù)海量數(shù)據(jù)處理
(I)實施目標
任何系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析設(shè)計都需求技術(shù)和基層數(shù)據(jù)的大力支撐，因此需要根據(jù)已有海量數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)整合現(xiàn)狀進行分析，來支撐用能分析，使得該用能分析具有良好的性能和效率，以提供給用戶快捷高效的服務(wù)質(zhì)量。(2)實施思路
I)數(shù)據(jù)整合現(xiàn)狀研究
根據(jù)實際電力數(shù)據(jù)采集分布情況，對數(shù)據(jù)源的來源、訪問頻率和數(shù)據(jù)量大小進行權(quán)衡分析參照當前數(shù)據(jù)整合方案研究，了解策劃當前數(shù)據(jù)整合方案。2)數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)研究
對當前數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)進行研究，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)確定數(shù)據(jù)庫集群架構(gòu)，提高數(shù)據(jù)分析處理性能。3)確定海量數(shù)據(jù)分析處理方法
對數(shù)據(jù)分析分項進行劃分，對數(shù)據(jù)分析時間粒度進行劃分，根據(jù)處理流程優(yōu)化數(shù)據(jù)處理效率，提高數(shù)據(jù)分析處理速度。如圖1和圖2所示，電量統(tǒng)計計算包括電量數(shù)據(jù)按刻、時、天、月和年進行計算，對其中時間粒度對應的線路電量數(shù)據(jù)又分為分項計算、一級子項計算和二級子項計算，除此之外，還有對應時間粒度進行異常電量分析、電流電壓等質(zhì)量分析等。計算量巨大，為了提高海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計效率，運用了現(xiàn)有集群技術(shù)以提高負載均衡，通過設(shè)計執(zhí)行腳本對數(shù)據(jù)分層計算、定時抽取和計算等來減少計算的重復量，達到提高效率。4)設(shè)計程序 根據(jù)以上技術(shù)和數(shù)據(jù)分析處理優(yōu)化設(shè)計，在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置定時器，并編寫腳本來完成海量電力數(shù)據(jù)分析處理。(3)實施效果
O明確電力數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析粒度的特性，為今后進一步提升和優(yōu)化數(shù)據(jù)處理提供指導。2)在數(shù)據(jù)整合和集群技術(shù)研究中，選擇有效而經(jīng)濟的電網(wǎng)數(shù)據(jù)整合和布置方式；
3)對現(xiàn)代計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進一步引入到電力數(shù)據(jù)用能分析中提高用能服務(wù)互動性提供技術(shù)鋪墊；
4)明確了軟硬件配置等條件，并結(jié)合未來規(guī)劃，能夠?qū)ο到y(tǒng)化電能分析服務(wù)成本和效益進行計算。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，其特征是，包含以下步驟: (1)數(shù)據(jù)整合:將各個源數(shù)據(jù)進行抽取匯總； (2)用能數(shù)據(jù)分析:基于整合的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地確定分析的內(nèi)容:包括用能能耗分析和診斷、能效指標確定、跟蹤和智能數(shù)據(jù)處理； (3)海量數(shù)據(jù)處理:對電量統(tǒng)計進行計算，包括電量數(shù)據(jù)按刻、時、天、月和年進行計算，對其中時間粒度對應的線路電量數(shù)據(jù)又分為分項計算、一級子項計算和二級子項計算，除此之外，還包含對應時間粒度進行異常電量分析、電流電壓質(zhì)量分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，其特征是，還包含電能質(zhì)量評價的步驟，電能質(zhì)量的評價從電壓偏差、電壓波動、電壓閃變、頻率偏差、三相不對稱度、諧波、功率因數(shù)、瞬態(tài)過電壓方面進行綜合評價，獲得各因素權(quán)重。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，其特征是，在獲得各因素權(quán)重后，采用熵權(quán)來進行各因素權(quán)重的修正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，其特征是，其中智能數(shù)據(jù)處理包括以下兩個步驟: a、缺失值處理: 為了彌補電量數(shù)據(jù)采集的缺失，采用多種算法模型進行處理，根據(jù)選擇產(chǎn)生的曲線效果和特征值進行計算，對算法的效果進行評估，從而選取適合當前時間區(qū)段的缺失值計算模型； b、數(shù)據(jù)分析和預測: 包含多種備用算法庫，由人為觸發(fā)進行探索性數(shù)據(jù)挖掘；在探索模式中選取數(shù)據(jù)分析算法對選定數(shù)據(jù)進行處理，產(chǎn)生數(shù)據(jù)分析結(jié)果；根據(jù)人為經(jīng)驗對挖掘模型進行甄選，經(jīng)過多個專業(yè)人員和一段時間的甄選打分，對數(shù)據(jù)分析算法進行打分統(tǒng)計，產(chǎn)生報表；對打分最高的算法進行勾選移到常規(guī)算法庫中，用來在常規(guī)模式進行常規(guī)數(shù)據(jù)挖掘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，其特征是，所述缺失值計算模型為:均值插補、同類均值插補、極大似然估計或多重插補。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，其特征是，所述數(shù)據(jù)分析算法模塊有:電量異常數(shù)據(jù)的智能診斷、峰谷電價與電量消耗的關(guān)聯(lián)規(guī)則提取、電量負荷預測。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，其特征是，所述海量數(shù)據(jù)處理運用集群技術(shù)提高負載均衡，通過執(zhí)行腳本對數(shù)據(jù)分層計算、定時抽取和計算來減少計算的重復量。
全文摘要
本發(fā)明涉及用戶電力數(shù)據(jù)的用能分析方法，屬電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域。這一用能分析方法包含以下步驟數(shù)據(jù)整合、用能數(shù)據(jù)分析和海量數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明系統(tǒng)完整地對用能分析進行了設(shè)計，在設(shè)計中體現(xiàn)了多方位、多場景的用能分析特點，將用能統(tǒng)計分析、能效指標評級、能效診斷、能效措施效益跟蹤管理和異常監(jiān)控一體化集成在用能分析中；對海量數(shù)據(jù)處理進行優(yōu)化，采用中間結(jié)果集、層次粒度處理法對數(shù)據(jù)進行高效處理。從時間粒度分級對數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)計算分項粒度的大小來從低層次到高層次進行統(tǒng)計計算，形成了從點到面高效計算。為了避免大量重復的計算，將數(shù)據(jù)集進行分類，存儲中間數(shù)據(jù)到臨時表中，極大地提高數(shù)據(jù)的利用效率。
文檔編號G06F17/30GK103198139SQ201310132300
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者李捷, 梁保全, 馬鋒, 魯士宏, 郝洪星, 楊斌, 李智強, 吳俊峰, 魏磊, 袁新潤, 蔣立宏, 鄒文, 周靜, 陳銀清, 王建, 梁曉虎, 王成瑞 申請人:國電南瑞科技股份有限公司, 天津市電力公司