CN110346661B

CN110346661B - 一种用户电压异常自动巡检的方法及***

Info

Publication number: CN110346661B
Application number: CN201910433439.6A
Authority: CN
Inventors: 杨舟; 蒋雯倩; 李刚; 江革力; 周毅波; 周政雷; 陈珏羽; 田野; 付峰; 缪平; 孙萌
Original assignee: NARI Nanjing Control System Co Ltd; Guangxi Power Grid Co Ltd
Current assignee: NARI Nanjing Control System Co Ltd; Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2039-05-23
Also published as: CN110346661A

Abstract

本发明公开了一种用户电压异常自动巡检的方法及***，涉及电力计量领域，用户电压异常自动巡检的方法利用上位机***主动对用户的智能电表进行基于AI的自动巡检电压情况采集，并根据采集的电压情况异常分析，得到相应区域的台区的疑似异常用户清单，并根据疑似异常用户清单匹配不同的电压异常等级生成最终疑似异常用户清单；当最终疑似异常用户清单中的用户电压异常问题解决后，将该用户从所述最终疑似异常用户清单上移除，并定期进行更新，进行动态调整，实现了自动巡检发现用户电压异常情况。

Description

一种用户电压异常自动巡检的方法及***

技术领域

本发明涉及电力计量领域，尤其涉及一种用户电压异常自动巡检的方法及***。

背景技术

经济的快速发展，用电量也在不断加大，城乡结合部、城中村及农村低电压问题日益显现，许多地区的供电线路和变压器存在过载、超载现象，供电距离超标，线径小，造成电压偏低，进而影响了农户的正常使用。为认真做好农网改造升级工作及用户“电压异常”问题综合治理工作，加强农村用电负荷特性分析，开展适合农电特点供电方式、综合调压方案和配变应对日负荷波动能力研究与应用，增强对农村用电特性的适应能力。借助计量自动化***实时数据采集、低电压实时监测功能，为“电压异常”综合治理提供技术支持。

目前常用的低压用户电压监测，是在一个变压器台区下人为选择若干个用户，安装电压监测仪，进行用户电压采集。该方法存在问题如下：(1)需要人为指定该台区下所监测的用户，无法真实反映该台区是否客观存在低电压情况；(2)传统的电压监测为固定采取某一方案(定时、定监测用户、定采集频率)对用户进行监测，无法通过***自动调整方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用户电压异常自动巡检的方法及***，可以逐步对变压器台区下所有用户进行电压监测全覆盖采集；并且通过***AI自动判断当前***资源情况，从而完成对***对所有用户电压监测任务的动态调整。

为实现上述目的，本发明提供了一种用户电压异常自动巡检的方法，包括以下步骤：

S1、上位机***设置默认采集一区域的用户电压数据的参数和自动巡检规则；

S2、根据采集的用户和目前资源对所述自动巡检规则进行多目标优化，根据多目标优化的结果动态自动调节采集任务，并根据所述采集任务进行基于AI的自动巡检，采集用户电压数据；若某台区的用户电压数据缺失，经过补采仍未成功，则判断为该台区设备故障，该台区不进行电压任务采集；

S3、对S2采集的用户电压数据进行电压的异常分析，得到相应区域的台区的疑似异常用户清单；

S4、根据S3得到的疑似异常用户清单对该清单相应的用户情况进行分析，分析结果匹配不同的电压异常等级，并生成最终疑似异常用户清单，最终疑似异常用户清单包括不同紧急程度监控台区和分级别重点监控用户清单；

S5、当最终疑似异常用户清单中的用户电压异常问题解决后，将该用户从所述最终疑似异常用户清单上移除，并定期进行更新。

进一步的，还包括：S6、将S5得到的清单情况、清单的用户的电压情况形成图形化展示界面。

进一步的，还包括：所述自动巡检的规则为：

(1)每个台区默认采集的用户是20户，后续将不是电压异常的用户或经过筛选无须继续监控的用户进行替换，逐步通过替换覆盖台区下所有用户；

(2)按台区进行并发，每台区随机选择5户/次；

(3)电压采集频度：每户1小时采集采集1次电压；

(4)电压采集时段：每天24小时全部涵盖；

(5)若采集的用户在电压采集周期范围内，标记低电压疑似用户，供后续分析。

进一步的，所述异常分析按单位、任意时段对用户低电压进行综合分析，所述异常分析包括：低电压整体情况分析、低电压分布情况分析、技术/管理原因分析及电压合格率分析；在所述异常分析的过程中，每一种分析后得到的疑似用户清单均在原有的疑似异常用户清单中进行更新。

进一步的，所述异常分析包括以下步骤：

S31、所述低电压整体情况分析：通过对S2采集的整体的电压数据进行排序，由低至高取最低的20％的电压用户作为疑似异常用户清单；

S32、所述低电压分布情况分析：按照各区域的情况进行分类，结合地理位置图以及相应的电压接线图，将供电半径大于1km以及用户电压层级在后端的电压用户列入所述疑似异常用户清单；

S33、所述电压合格率分析包括日电压合格率分析和月电压合格率分析，根据设置不同电压合格率的阈值，对S2采集的用户的智能电表的每一相电压数据进行日电压合格率和月电压合格率计算；若S2采集的用户有一相日电压合格率或月电压合格率低于相应电压合格率的阈值，该用户即为疑似低电压用户，将所述疑似低电压用户列入所述疑似异常用户清单中。

进一步的，所述S2中利用AI算法进行多目标优化。

一种用户电压异常自动巡检的***，包括：

智能电表，用于采集用户电压数据；

采集终端，与所述智能电表连接，用于采集所述智能电表采集的数据；

上位机，与所述采集终端连接，所述上位机设有上位机***，所述上位机***包括：

数据采集模块，用于对设置采集终端默认采集的用户电压数据的参数和自动巡检规则，同时与所述采集终端进行通信，采集用户用电数据；

数据库，用于存储所述用户电压异常自动巡检的***的所有数据；

AI处理模块，用于预设采集的用户电压数据的参数和预设自动巡检规则；并根据采集的用户和相应的用电资源利用AI算法，对所述自动巡检规则进行多目标优化，动态自动调节配置采集任务，并根据所述采集任务让所述数据采集模块进行基于AI的自动巡检；

电压异常分析模块，用于对进行基于AI的自动巡检得到的数据进行电压异常分析，得到台区的疑似异常用户清单；及

清单更新模块，用于根据疑似异常用户清单的用户情况进行分析，分析结果匹配不同的电压异常等级，生成最终疑似异常用户清单，所述最终疑似异常用户清单包括不同紧急程度监控台区和分级别重点监控用户清单；当最终疑似异常用户清单中的用户电压异常问题解决后，将相应的用户从最终疑似异常用户清单上移除，并定期进行更新。

进一步的，还包括数据显示模块，用于根据清单更新模块得到的清单情况、清单的用户的电压情况形成图形化展示界面进行展示，指导电力企业进行台区供电改造。

进一步的，所述上位机***为基于AMI下的应用***。

进一步的，所述异常分析按单位、任意时段对用户低电压进行综合分析；所述异常分析包括：低电压整体情况分析、低电压分布情况分析、技术/管理原因分析、电压合格率分析。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所提供的一种用户电压异常自动巡检的方法及***，用户电压异常自动巡检的方法利用上位机***主动对用户的智能电表进行基于AI的自动巡检电压情况采集，并根据采集的电压情况异常分析，得到相应区域的台区的疑似异常用户清单，并根据疑似异常用户清单匹配不同的电压异常等级生成最终疑似异常用户清单；当最终疑似异常用户清单中的用户电压异常问题解决后，将该用户从最终疑似异常用户清单上移除，并定期进行更新，进行动态调整，实现了自动巡检发现用户电压异常情况。

2、本发明所提供的一种用户电压异常自动巡检的***结合用户电压异常自动巡检的方法，实现了自动对用户电压的自动巡检，通过上位***动态根据实际情况分析最优监测方案，节省了***资源，提高了监测效率，扩大了电压同时所监测用户的数量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种用户电压异常自动巡检的方法流程图；

图2是本发明一种用户电压异常自动巡检的***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明所提供的一种用户电压异常自动巡检的方法包括以下步骤：

S1、上位机***设置默认采集一区域的用户电压数据的参数和自动巡检规则，并进行自动巡检采集的用户数据。

自动巡检的规则为：

(2)按台区进行并发，每台区随机选择5户/次；

(3)电压采集频度：每户1小时采集采集1次电压；

(4)电压采集时段：每天24小时全部涵盖；

设置默认采集的用户电压数据的参数如表1所示。

表1：

S2、根据采集的用户的规模和相应的***CPU、内存占用率、通讯带宽占用率对自动巡检规则进行多目标优化，根据多目标优化的结果动态自动调节采集任务，并根据采集任务进行基于AI的自动巡检，采集用户电压数据，即低电压用户数据；若某台区的用户电压数据缺失，经过补采仍未成功，则判断为该台区设备故障，该台区不进行电压任务采集。

具体的，以用户电压监测1次全覆盖时间最小为优化目标，考虑任务优先级、客户重要程度、通讯情况、***存储、***任务负荷等为约束条件，利用AI算法进行动态优化，求解最后的结果为具体采集方案，方案内容包括：电压采集频率、电压采集时间段、以及电压采集覆盖用户，上位机***根据采集任务对智能电表进行基于AI的自动巡检，采集用户电压数据。例如：按照一定时间(默认1个月)进行全覆盖采集，采集时间涵盖用电高峰时段，采集密度根据集中器及智能电表通讯情况进行配置。

AI算法动态优化为一种基于AI算法的求解器，其目的是以优化目标为目标方程，目前参数为约束条件，动态的求解出结果参数，结果参数作为输入提供给采集任务调度模块。

采集用户电压数据的模式包括两种，一种为上位机***直接将任务下发至采集终端，由采集终端对智能电表进行数据采集及冻结，另一种为上位机***通过采集终端对智能电表进行点抄，这两种模式会根据后续由上位机***进行自动选取。

S3、对S2采集的用户电压数据进行电压的异常分析，得到相应区域的台区的疑似异常用户清单。异常分析按单位、任意时段对用户低电压进行综合分析，异常分析包括：低电压整体情况分析、低电压分布情况分析、电压合格率分析等，对每一种分析只要符合其中的判断条件，均属于疑似用户。在异常分析的过程中，每一种分析后得到的疑似用户清单均在原有的疑似异常用户清单中进行更新。具体的：

S31、低电压整体情况分析：通过对S2采集的整体低电压数据进行排序，由低至高取最低的20％的低电压用户作为疑似异常用户清单；

S32、低电压分布情况分析：按照各区域的情况进行分类，结合地理位置图以及相应的电压接线图，供电半径大于1km以及用户电压层级在后端的低电压用户列入疑似异常用户清单；

S33、电压合格率分析包括日电压合格率分析和月电压合格率分析，若智能电表为三项智能电表，三相智能电表的接线方式为三相三线只需处理A相、C相数据，三相智能电表的接线方式为三相四线的需处理A相、B相、C相数据。根据设置不同电压合格率的阈值，对S2采集的用户的智能电表的每一相电压数据进行日电压合格率和月电压合格率计算，若S2采集的用户有一相日电压合格率或月电压合格率低于相应电压合格率的阈值，该用户即为疑似低电压用户，将该疑似低电压用户列入疑似异常用户清单中。例如合格率小于90％的为疑似电压异常用户。

电压合格率分析具体如下：

电压合格率即为实际运行电压在电压合格范围内累计运行时间与对应的总运行统计时间的百分比，电压合格率公式如下：

式(1)中：电压监测总时间为具备终端电压监测的总运行统计时间；

式(2)针对主站估算的电压合格率，实际采集到电压合格次数指电压数据校验时均符合校验规则的次数，校验规则包括日统计数据项合理性校验规则(如表2所示)和月统计数据项合理性校验规则(如表3所示)，例如：每15分钟对采集的电压结果进行数据项合理性校验，每项结果符合校验规则认为是合格1次，则在第一个15分钟后实际采集到电压合格次数为1次。实际采集到的总次数为***中主站估算的总次数。

日统计数据项合理性校验规则如表2所示：

表2：

月统计数据项合理性校验规则如表3所示：

表3：

S4、根据S3得到的疑似异常用户清单对该清单相应的用户情况进行分析，分析结果匹配不同的电压异常等级，并生成最终疑似异常用户清单，最终疑似异常用户清单包括不同紧急程度监控台区和分级别重点监控用户清单。

生成分级别重点监控用户清单的判断过程为：

对S3得到的疑似异常用户清单上的用户进行低电压监控判断，将用户用电一天的24小时当做24个点，智能电表点抄从第7个点开始至第23个点，每隔一个小时点抄一次，对抄到的电压进行低电压严重程度划分，当用户用电的电压属于低电压的严重程度范围内的则为用电异常用户，将持续对该用户进行监控；当用户用电的电压不属于低电压的严重程度范围内的则为该用户移除清单。低电压的严重程度属于的范围根据电压幅值分为四个等级，具体的评级规则如表4所示。

表4：

生成不同紧急程度监控台区清单的过程为：

根据分级别重点监控用户清单对用户进行划分台区，并统计该台区的低电压用户情况，判断低电压用户情况符合紧急监控的台区的条件，当该台区的低电压用户情况符合紧急监控的台区的条件，将持续对该台区的相应用户进行监控；当该台区的低电压用户情况不符合紧急监控的台区的条件，则为该台区的相应用户移除清单。紧急监控的台区的条件如表5所示。

表5：

S6、将S5得到的清单情况、清单的用户的电压情况形成图形化展示界面，指导电力企业进行台区供电改造。

如图2所示，一种用户电压异常自动巡检的***包括依次连接的智能电表、采集终端及上位机，上位机设有上位机***。

智能电表设有远程通讯模块，且能够与采集终端进行通信应答。

采集终端为低压电力用户集中抄表***的集中器，用于将智能电表相关用电信息上传到上位机，采集终端的上行通讯为运营商提供4G、3G或者2G等通讯，下行通信为电力线载波、微功率无线等通讯方式。

上位机***为基于AMI(Advanced Metering Infrastructure，高级计量架构)下的应用***，上位机***包括：数据库、数据采集模块、AI处理模块及任务调度模块。

数据采集模块，用于与采集终端进行通信，设置默认采集的用户电压数据的参数和自动巡检规则，采集用户用电信息(电压数据)，具体的自动巡检的规则和设置上默认采集的用户电压数据的参数与用户电压异常自动巡检的方法一致，这里不再重复说明。

数据库，用于存储整个计量自动化***的所有数据。

AI处理模块，用于预设采集的用户电压数据的参数和预设自动巡检规则；并根据采集的用户和相应的用电资源利用AI算法，对自动巡检规则进行多目标优化，动态自动调节配置采集任务，并根据采集任务让数据采集模块进行基于AI的自动巡检，基于AI的自动巡检包括简单的设备故障判断。

利用AI算法求解目标函数的公式为：

MIN:

MAX:

式(4)和式(5)中，L为***各模块响应时间的时间之和，α_i(t)为采集电压采集响应时间i为第i个采集任务，I为一次全采集的任务总数；β_j(t)为AI处理模块的AI处理及任务调度生产时间j为第j次任务调度所需时间，J为任务调度所需总任务数；δ_k(t)为数据库存储所需时间，k为第k次数据存储时间，K为数据存储总次数；γ_n为覆盖采集的覆盖用户数量，n为第n次采集任务覆盖用户数，N为采集任务总数；C为覆盖用户总数。

电压异常分析模块，用于对进行基于AI的自动巡检得到的数据进行电压异常分析，得到台区的疑似异常用户清单。异常分析按单位、任意时段对用户低电压进行综合分析，异常分析包括：低电压整体情况分析、低电压分布情况分析、技术/管理原因分析、电压合格率分析等，对每一种分析只要符合其中的判断条件，均属于疑似用户。在异常分析的过程中，每一种分析后得到的疑似用户清单均在原有的疑似异常用户清单中进行更新。对应的电压异常分析与用户电压异常自动巡检的方法中S3的过程一致，这里不在重复描述。

清单更新模块，用于根据疑似异常用户清单的用户情况进行分析，分析结果匹配不同的电压异常等级，并生成最终疑似异常用户清单，最终疑似异常用户清单包括不同紧急程度监控台区和分级别重点监控用户清单；当最终疑似异常用户清单中的用户电压异常问题解决后，将该用户从最终疑似异常用户清单上移除，并定期进行更新。例如每月生成最终疑似异常用户清单，并对该清单进行更新。

数据显示模块，用于根据清单更新模块得到的清单情况、清单的用户的电压情况形成图形化展示界面进行展示，指导电力企业进行台区供电改造。

对本发明用户电压异常自动巡检的***的工作流程进行详细说明，以使本领域技术人员更了解本发明：

S11、AI处理模块预设采集的用户电压数据的参数和预设自动巡检规则。具体的预设采集的用户电压数据的参数和自动巡检规则与用户电压异常自动巡检的方法中的一致，这里不在重复描述。

S12、AI处理模块根据S11中采集的用户的规模和相应的***CPU、内存占用率、通讯带宽占用率，利用AI算法对自动巡检规则进行多目标优化，动态自动调节配置采集任务，并根据采集任务让数据采集模块进行基于AI的自动巡检。

具体的多目标优化过程与用户电压异常自动巡检的方法中的一致，这里不在重复描述。

S13、数据采集模块根据基于AI的自动巡检进行，通过数据采集终端采集的用户电压数据，若某台区的用户电压数据缺失，经过补采仍未成功，则判断为该台区设备故障，该台区不进行电压任务采集。

S14、电压异常分析模块根据S13得到的数据进行电压异常分析，得到台区的疑似异常用户清单；异常分析按单位、任意时段对用户低电压进行综合分析，异常分析包括：低电压整体情况分析、低电压分布情况分析、技术/管理原因分析、电压合格率分析等，对每一种分析只要符合其中的判断条件，均属于疑似用户；在异常分析的过程中，每一种分析后得到的疑似用户清单均在原有的疑似异常用户清单中进行更新。

具体的电压异常分析与用户电压异常自动巡检的方法中的一致，这里不在重复描述。

S15、清单更新模块根据疑似异常用户清单的用户情况进行分析，分析结果匹配不同的电压异常等级，并生成最终疑似异常用户清单，最终疑似异常用户清单包括不同紧急程度监控台区和分级别重点监控用户清单，当最终疑似异常用户清单中的用户电压异常问题解决后，将该用户从最终疑似异常用户清单上移除，并定期进行更新。

具体的生成不同紧急程度监控台区、分级别重点监控用户清单的过程与用户电压异常自动巡检的方法中的一致，这里不在重复描述。

S16、数据显示模块S17得到的清单情况、清单的用户的电压情况形成图形化展示界面进行展示，指导电力企业进行台区供电改造。

S17、用户电压异常自动巡检的***所产生或采集的数据存储在数据库中。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用户电压异常自动巡检的方法，其特征在于：包括以下步骤：

所述采集任务以用户电压监测1次全覆盖时间最小为优化目标，考虑任务优先级、客户重要程度、通讯情况、***存储以及***任务负荷为约束条件；

所述异常分析按单位、任意时段对用户低电压进行综合分析，所述异常分析包括：低电压整体情况分析、低电压分布情况分析、技术/管理原因分析及电压合格率分析；在所述异常分析的过程中，每一种分析后得到的疑似用户清单均在原有的疑似异常用户清单中进行更新；

所述异常分析包括以下步骤：

S31、所述低电压整体情况分析：通过对S2采集的整体的电压数据进行排序，由低至高取最低的20%的电压用户作为疑似异常用户清单；

S33、所述电压合格率分析包括日电压合格率分析和月电压合格率分析，根据设置不同电压合格率的阈值，对S2采集的用户的智能电表的每一相电压数据进行日电压合格率和月电压合格率计算；若S2采集的用户有一相日电压合格率或月电压合格率低于相应电压合格率的阈值，该用户即为疑似低电压用户，将所述疑似低电压用户列入所述疑似异常用户清单中；

2.根据权利要求1所述的用户电压异常自动巡检的方法，其特征在于：还包括：S6、将S5得到的清单情况、清单的用户的电压情况形成图形化展示界面。

3.根据权利要求1所述的用户电压异常自动巡检的方法，其特征在于：还包括：所述自动巡检的规则为：

（1）每个台区默认采集的用户是20户，后续将不是电压异常的用户或经过筛选无须继续监控的用户进行替换，逐步通过替换覆盖台区下所有用户；

（2）按台区进行并发，每台区随机选择5户/次；

（3）电压采集频度：每户1小时采集1次电压；

（4）电压采集时段：每天24小时全部涵盖；

（5）若采集的用户在电压采集周期范围内，标记低电压疑似用户。

4.根据权利要求1所述的用户电压异常自动巡检的方法，其特征在于：所述S2中利用AI算法进行多目标优化。

5.一种用户电压异常自动巡检的***，所述用户电压异常自动巡检的***应用权利要求1-4所述的用户电压异常自动巡检的方法，其特征在于：包括：

智能电表，用于采集用户电压数据；

6.根据权利要求5所述的用户电压异常自动巡检的***，其特征在于：还包括数据显示模块，用于根据清单更新模块得到的清单情况、清单的用户的电压情况形成图形化展示界面进行展示，指导电力企业进行台区供电改造。

7.根据权利要求5所述的用户电压异常自动巡检的***，其特征在于：所述上位机***为基于AMI下的应用***。

8.根据权利要求5所述的用户电压异常自动巡检的***，其特征在于：所述异常分析按单位、任意时段对用户低电压进行综合分析；所述异常分析包括：低电压整体情况分析、低电压分布情况分析、技术/管理原因分析、电压合格率分析。