用电信息采集系统中异常数据的分析及判断

张亚杰,谢志远,李 翀,陶 鹏,孙文磊

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

用电信息采集系统中异常数据的分析及判断

张亚杰,谢志远,李 翀,陶 鹏,孙文磊

(国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

针对用电信息采集系统在数据采集过程中发生的数据采集异常问题，阐述数据采集的基本过程及数据异常特征，归纳常见数据采集异常的表现形式，列举常见数据采集异常现象及案例，分析数据异常的原因，并从问题的发现、分析及预防等角度提出相关建议。

采集系统；数据采集；异常数据

1 概述

电力用户用电信息采集系统[1](以下简称“采集系统”)是对电力用户的电能量信息进行采集、处理和实时监控的系统，可实现用电信息的自动采集、计量异常监测、线损统计分析、需求侧管理、电力用户双向互动等功能。随着采集系统建设规模和覆盖率的逐年提高，其应用领域逐步扩大，因此对数据采集的正确性要求越来越高。但在实际数据应用中发现个别采集数据与用户实际用电情况不符即数据采集异常问题，对数据的实际应用产生一定影响。

如何提前发现异常采集数据，并对各种问题进行科学合理的分析与判断，制定科学的解决措施，有效提高用电信息采集系统的信息采集质量，对多项营销业务的正常开展、提升用电客户满意度具有重要的意义。以下根据实际采集运维工作经验，提供了常见的数据采集异常原因分析，对采集系统日常运维具有一定的指导意义。

2 现状分析

2.1 采集系统数据采集基本过程

用电信息采集系统物理结构可根据部署位置分为主站、通信信道、现场设备三部分。主站部分单独组网，实现数据的远程采集与处理；通信信道分为远程通信信道和本地通信信道两部分。远程通信信道指各类采集终端与采集系统主站之间的通信接入信道，主要包括GPRS、CDMA及光纤专网等。本地通信信道指采集终端之间、采集终端与电能表之间的通信接入信道，主要包括低压电力线窄带载波、微功率无线、RS-485总线等；采集对象指安装在现场的采集终端及电能表，主要包括专变采集终端、低压集中器以及电能表等。具体实现流程如图1所示。

图1 集系统组成架构

2.2 数据采集异常特征

从实际采集运维案例来看，数据采集异常问题具有多样性及被动性的特征：

a.采集系统结构复杂，涉及层级较多，各个层级发生异常均会带来数据采集异常的风险，因此数据采集异常情况多种多样；

b.采集系统每日采集的数据量巨大，应用人员可能无法准确辨识每条数据的正确性，往往在电费、费控、线损等专业实际应用时才会发现异常，但这时已对正常的业务产生了影响并很可能已经导致用户投诉或电量损失，因此异常数据的发现具有滞后性及被动性。

3 常见数据采集异常表现形式

数据采集异常主要指采集系统采集到的数据与电能表实际用电情况不一致的情况，主要有以下常见表现形式。

3.1 采集数据“张冠李戴”

采集数据“张冠李戴”即同一台区内或不同台区间出现电能表间采集数据“张冠李戴”或者其他采集数据错位的问题。

3.2 采集数据突变

采集数据突变即采集系统中采集到的表计数据突然增大或者突然减小等问题，例如计量在线监测系统中通过电量研判分析出的电能表倒走、电能表飞走异常事件。

3.3 采集数据长期保持不变

采集数据不变即采集系统采集到的电能表用电信息长期保持不变的问题，例如计量在线监测系统中通过电量及电流研判分析出的电能表停走异常事件。

4 用电信息采集系统数据异常原因分析

4.1 主站、采集终端参数设置不一致

主站及采集终端内部设置的主要电表通信参数包括：电表规约、波特率、表地址等。在采集业务流程中，采集系统根据SG186系统提供的电表基础档案生成相应的电表参数，并将电表参数下发至采集终端中，采集终端根据相应的通信参数及测量点号进行周期性的寻址抄表，主站继而根据测量点号进行相应表计数据的获取。表地址参数及测量点号是表计的唯一性标识，如主站参数下发环节出现异常则可能导致采集终端内同一台区中部分测量点表地址参数与主站不一致的情况，会带来采集数据“张冠李戴”的隐患。

案例1(见图2)：抄表例日发现某台区下多个表计的采集数据与上一抄表例日数据有较大差异，且与现场实际表计值不符，对数据进行核查后发现该台区表计间存在采集值错位情况。经核查，问题表计的表地址参数值在采集系统主站与终端不一致，存在测量点间参数错位的情况，直接导致了数据采集及应用的错位。

图2 案例1测量点参数错位案例

4.2 采集终端、电能表故障

电能表是用电信息采集数据的来源，而采集终端是实现数据采集的中间设备，如果二者的运行状态、内部功能出现问题均会带来数据采集错误的隐患，因此，采集终端及电能表故障也是产生采集数据异常的重要原因。导致数据采集异常的常见终端故障包括：终端内存溢出导致采集数据不变；终端运行中发生故障导致数据处理异常，例如测量点数据保存错位、报文解析漏码、冒大数等问题(多为非统招设备)。导致数据采集异常的常见电表故障包括：电能表计量功能异常导致的停走、飞走等;电能表冻结功能异常问题等。该问题常见的故障现象为采集数据突变、采集数据长期保持不变等。

案例2：抄表例日发现某台区下表计A的采集数据与上一抄表例日数据有较大差异，且与现场实际表计值不符，对数据进行核查后发现表计A的采集数据与同台区下表计B的采集数据相同。

经报文核查，采集数据来自于终端，对表计相应冻结值进行透抄，发现表计透抄值与终端上送主站的数据不一致，经现场排查为终端的数据处理功能在运行中出现问题。

案例3(见图3)：抄表例日发现某台区下表计A的采集数据与上一抄表例日数据有较大差异，且与现场实际表计值不符，数据来源未知。

图3 案例3数据采集错误现象

经报文核查，采集数据来自于终端，并对表计相应冻结值进行了透抄，透抄失败，经核实为终端数据处理问题，终端对采集失败的表计的数据处理出现问题。

案例4：某台区下抄表例日发现该台区表计A的采集数据与上一抄表例日数据有较大差异，且与现场实际表计值不符。

经报文核查，采集数据确实来自于终端，并对表计相应冻结值进行了透抄，透抄数据与终端上送主站数据一致，经核实属于电表冻结功能异常问题。

案例5：某户电表长时间保持某一示值不变。

通过采集系统主站对其电流进行重点监控，并对其表计实际冻结值进行透抄，发现该表计连续几日冻结值未发生变化，但电流监控显示表计有电流经过，经核实属于电表计量功能异常导致。

4.3 采集终端、电能表时钟错误

目前采集系统对日冻结电能示值的应用最为广泛，抄表算费、费控及线损分析等均广泛应用。为确保数据应用的精准性，日冻结示值的采集采用带时标采集的方式，即智能表每日零点产生日冻结值时会带上相应时标，而主站对终端的采集任务、终端对电表的采集任务也均带有相应的时间标识，如果主站、终端、电能表三者之一的的时钟出现异常，会直接影响采集数据的准确性。目前采集系统主站配有专门的对时服务器，精准性可保证，但采集终端及电能表生产厂家众多，设备质量参差不齐，设备的长时间运行时钟电池可能会失效，这些问题都会影响设备时钟的精准性，因此现场设备时钟异常也是数据采集错误的一个重要原因。

案例6：某用户在采集系统抄表数据正常，与现场示值一致且不为0，但送至营销系统数据长期为0，该用户使用网络表作为计量和采集设备。

经查看，主站每日保存的数据采集时间基本为11:30左右，目前采集系统有两次测量点全采任务，第一次在1:00左右，第二次是11:30左右，采集系统往营销系统送数的时间为7:00左右。经报文核实，采集系统第一次采集到的数据与第二次采集到的数据不同，并将第一次采集值送至了营销系统，但采集系统保存了第二次采集到的数值。针对该情况对电能表时钟进行了召读，发现表计时钟与实际偏差7 h，且该设备本身存在一些问题，召读未产生冻结数据时刻的数据时，采集设备反馈值为0，最终导致时钟偏差情况下第一次采集值为0。

4.4 通信故障

载波模块程序缺陷或者485通信线故障等通信问题也是数据采集异常的一项原因，例如载波模块间传输数据不完整(丢包)，485通信数据不完整(丢包)等情况。可能会出现一些采集数据突变的问题。

4.5 主站档案与现场实际情况不一致

采集系统档案与现场用户档案一致是数据采集正确的基础，如现场表计情况与实际用户在系统中对应错乱将直接导致采集数据对应错误，即会产生采集数据“张冠李戴”的现象。

5 处理建议

5.1 在异常数据发掘方面

a.充分利用计量在线监测系统，结合具体故障现象引申出相应的异常数据判断方法，形成相关异常事件并每日进行异常数据分析及界面展示，便于供电公司直观发现错误数据。针对数据采集串户问题，设定主站与终端参数不一致异常事件分析；针对采集数据突变问题，对表计电能示值进行定期分析，设定电能表飞走、电能表倒走等异常事件；针对采集数据不变的问题，对表计电能示值及电流情况进行定期分析，设定电能表停走等异常事件；还可根据其他原因设定终端时钟错误、电能表时钟错误等异常事件。

b.重视线损分析，往往高损台区、高损线路中可能隐含着某些错误数据的可能性，所以需对该环节加强重视。

5.2 在异常数据分析方面

a.各应用单位应加强计量在线监测等功能应用，省、市公司重视批量问题的分析，同一类型的问题往往具有某些共性，例如采用同一种硬件设备的表计产生的异常事件可能具有某些异常现象的统一性。这样有利于发现共性问题，统一分析处理，提升问题处理效率。

b.县公司、供电所重视个例问题的分析，针对无明显统一性的问题进行逐一分析排查，确保异常数据在应用前发现并处理。

5.3 在异常数据预防方面

a.优化营销接口调试流程，重视主站与采集终端参数核查，提升调试环节参数下发成功率及精准率。

b.通过远程及本地两种方式定期开展采集终端及电能表对时工作，提升时钟准确度。

c.加强采集终端及电能表质量检查与控制，加强到货批次、软件版本的管控。

d.加强档案一致性管理，确保系统与现场设备档案一致性。

6 结束语

采集系统是智能用电服务环节的技术基础，其数据采集的准确性对智能电网建设具有重要重要意义。尤其随着采集系统深化应用工作的不断推进，各专业对采集数据准确性的要求逐渐提升，因此各供电单位应加强数据采集异常问题的监控与分析，并从源头上做好预防工作，有效提高采集系统数据采集质量。

[1] 徐金亮.用电信息采集系统技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2012.

本文责任编辑：杨秀敏

Analysis and Judgment of Abnormal Acquisition Data in Electric Energy Data Acquisition Systems

Zhang Yajie,Xie Zhiyuan,Li Chong,Tao Peng,Sun Wenlei

(State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

According to the abnormal acquisition data in electric energy data acquisition system,this paper describes the basic process of data acquisition and the features of data anomalies,summarizes the common expression forms of the data anomalies,enumerates the phenomena and the cases of the data anomalies,analyzes the reasons which cause electric energy data anomalies,and proposes the attention and solutions in discovering,analyzing,preventing the abnormal data.

electric energy data acquisition system;data acquisition;abnormal acquisition data

2016-07-24

张亚杰(1990-)，女，助理工程师，主要从事用电信息采集运维相关工作。

TM76

B

1001-9898(2016)06-0028-04