智能电网系统建设中的三户模型设计研究

曹港基 江靖

摘  要：随着智能电网的发展和《国务院办公厅关于加快电力市场化改革的意见》（1439号文）的颁布，电力市场化改革步伐加快，电力输配用各环节业务形态可能发生改变。作为供电企业的市场营销系统，随着电网市场化改革的推进，客户账户管理将变得更加复杂。因此，该文立足于智能电网的发展形势和电力改革的方向，基于大数据时代的相关知识体系，从源头开始探索电力行业的三户模型，并以此为案例，逐步分层研究当前电力相关数据管理的思路。

关键词：数据库设计；数据质量；三户模型

中图分类号：TP311    文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）07-0138-04

Abstract： With the development of smart grid， especially with the issuance of document No.1439， the pace of electricity market-oriented reform has been accelerated. The business models in the transmission， distribution， and consumption sectors may undergo changes. As the marketing system of power supply enterprises， the customer account management will become increasingly complex with the progress of electricity market-oriented reform. This paper will focus on the development situation of smart grid and the direction of power reform， based on the relevant knowledge system of the big data era， and explore from the source. Taking the three-party model of the power industry as an example， this paper will study the train of thought of current power-related data management step by step and layer by layer.

Keywords： database design; data quality; three-household model

0  引  言

俗话说“武功再高也怕菜刀”，在大数据时代背景下，技术人员并非缺少大数据分析的技术，也不缺少大数据挖掘的工具，更不缺少分布式计算的硬件。但是，当大数据中心获取到的数据是缺少逻辑关系，而且是存在灵活多变关联的数据，相信再先进的技术也无法从一堆“散沙”式的数据中提取到有价值的数据。以电力行业的三户模型为例，如果在数据库设计阶段没有从根本上厘清客户、用电户、结算户、计量点的关联关系，而且没有制定统一的数据约束，随着数据量的不断增大，数据质量就会下降，最后将进入无序状态，谁也不敢相信哪个数据是正确，哪个数据是错误的。本文将以数据库设计的原理开始，探索数据质量的治理的根源原理。

1  数据库设计杂谈

数据库设计（Database Design）是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）。在数据库设计的过程中，逻辑结构设计是最重要环节之一，这将决定着数据质量的关键因素之一。要设计出科学的数据关联结构，需要遵守一致性原则、完整性原则、安全性原则、可伸缩性原则、可扩展性原则、规范化原则。基于这次原则，已经是老生常谈的话题，本文将不作细节论述，但从中需要重点明确三个问题[1]。

首先，在数据库设计中需要尽量避免表与表的多对多的关联关系。多对多的关联性会容易造成数据维护难度增大，如果没有严格的约束力之下，技术人员一个小错误就会造成灾难性的后果。当遇到多对多的关联性，我们应该拆分为1： N及N ：1的关系。

其次，为了保障数据属性的一致性，相同的属性定义原则上不能同时存放在多個实体中。特别在主干的表体系中，要尽量避免同一定义属性存放在多个表中。比如手机号码，原则上手机号码只能挂靠在某一个实体下，如果多处挂靠就破坏了数据的一致性原则，多处挂靠在数据修改时是难于确保数据能同时被修改，如果只修改一处，随着数据的增多，最后就难于保证哪种挂靠的手机号码是正确的[2]。

最后，为了提升数据的维护能力，复杂关联关系的表实体设计要呈现树型结构，尽量避免环型的结构。树型结构最大的优势是找到数据的源头，只要牵住牛头，数据的维护就会变得简单。如图1，从数据维护的难度及复杂性，通常比较合理的数据表设计偏向树形结构。

2  电力数据质量研究

中国电力改革从1997年到2022年可划分为四个阶段。其中2015年中共中央、国务院颁发了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，明确了“管住中间，放开两头的”政策，电力行业售电环节进入市场化。2021年电力进入新时代，发改委颁发《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》取消目录电价，这意味着国家一直在坚持推动电力市场化改革不动摇。那么，将来电力领域的市场化将会越来越高，电力公司将要面临两种职能，既要肩负着国家赋予的民生兜底责任，同时也要面对市场化竞争的局面。所以作为电力公司，要重点关注数据质量的管理能力提升，特别关乎客户的消费侧数据[3]。

随着电力企业的市场化改革的不断深入，传统的观念导致电力企业在转型中遇到颇多障碍，以数据处理能力方面为例，当前的数据整合能力还存在比较大的短板，不合理的使用不正确的数据将会导致数据质量下降。数据信息是企业重要的战略资源，合理有效地使用正确的数据能为企业做出正确的决策，扩展企业的服务范围，提高企业的竞争能力。基于作者对电力的运营情况观察，以三户模型为例，当前的数据质量还存在以下问题。

首先，缺乏新业务拓展的支撑能力。电力企业的产业链在不断升级，除了基础用电产品以外还增加了综合能源产业、电动汽车产业、保险金融产业等。当这些新兴产业的诞生，企业在客户资源整合方面存在比较大的缺陷。比如普通用电户购买了电动汽车产品同时也购买了保险金融产品，理论上客户的档案、账单等信息是共用的。犹如在京东购买商品，客户一处注册就能在不同的商家中选购商品，而且客户都能将账单整合起来统一支付，并且绑定相同的地址让商品配送到指定的位置，当订单完成后，客户能统一获得积分，还能统一对商品开展评价。如果客户账户有余额，客户还能够使用余额对各种商品进行结算。然而，目前的电力企业是无法满足以上的应用场景，其根本原因是三户模型的设计存在缺陷，无法将电力企业旗下的产品、账单、订单、金额融为一体。

其次，缺失跨地区共享能力。当客户A在北京购买了住宅，与北京电力公司签署了用电合同，并提交了客户的资料。客户A继续在佛山购买了房产，与佛山电力公司签署了用电合同，又提交了一次客户资料。后续在昆明购买房产、商铺，同样需要多次提交客户资料，这种现象就是跨区共享能力缺失的表现。

3  认识三户模型

随着计算机信息技术的发展，互联网产业越来越普及，对于三户模型的理解也随之出现颇多版本的理解，曾经有人还抛出四户模型五户模型。三户模型起源于电信运营图，后续在电信、行业中得到广泛使用，后续，只要是商品交易的行

业，三户模型都适合使用。电虽然摸不着看不到，但从本质上说电也是一种商品，从发电厂生产然后经过输电网进行运输到配电网，再经配网输送到各家各户。这一系列过程就是商品生产交易的过程，虽然不同的行为对三户的命名可能存在差异，但本质上三户模型的内在原理是相通的。在电力行业中，三户模型通常被命名为：客户账户、用电户账户、结算户账户。下面将分步介绍电力行业的三户模型的内在含义[4]。

首先论述客户账户。从客户账户的模型定义来分析客户体现了社会域的信息，指自然人或者法人。法人一般被称之为企业客户，一般客户指个人客户。当供需合同签署时，客户账户的产生就意味着确定了需求方主体，客户账户通常是指合同中的乙方（即用电需求方）。从账单模型分析，客户账户的法定身份就能明确账单是谁的，是由谁购买了商品。那么，这也决定了发票的抬头。根据以上理解，如果客户想变更发票抬头，变更账单主体，原则上需要变更合同或者重签合同。

其次论述用电户账户。从用电户账户的模型定义分析用户是体用电服务的现服务实体，在电力行业用电户是指用电地址，用电地址是明确电力供给方主体是谁。比如用电地址在中国广州天河区，那么电力的供给方主体就是中国广州天河区，未来客户的账单是由天河区的供电企业来提供服务，也就是说发票的开票方就是用电地址所管辖的供电公司。那么，原则上如果需要变更发票销售方信息，那么合同需要重签或变更。

最后论述结算账户。在电力行业中，结算账户通常与计量表计关联，其之间的关系方式是1对1，即是一个电表对应一个结算账户。计量方式将决定着计费规则，比如是居民用电、商业用电，应该由结算账户来决定而非客户决定。有些客户拥有多套房产，多间公司的情况下，客户旗下的用电账户是可以多种多样的。再者，结算账户是明确商品名称的标志，账单明细及发票明细的商品各类是由结算账户的性质所决定。当用电业务需要变更，比如居民用电改为商业用电，那么结算账户需要变更，则合同也需要变更或者重签[5]。

以上对三户模型的定义理解，其图解如图1所示。

4  三户模型设计

根据数据库的设计原则分析，数据并不是孤立存在的，数据之间往往存在着各种各样的约束，不同的约束描述了数据的关联关系，数据必须能够满足这种数据之间的关联关系，而不能够相互矛盾。合理的数据约束设计，能提高数据的真实性、完备性、自洽性，这是数据本身应具有的能力。可见数据库的设计关联关系的合理性，数据的约束性是解决数据质量的关键因素。

4.1  常见的三户模型设计

据笔者对各行业的三户模型设计的研究，技术人员为了提升数据关联的灵活性，将三户模型设计成为环状架构，如图2所示。客户账户与用电户是1对多关系，客户账户与结算户也是1对多关系。用电户及结算户与计量点是1对多关系。银行账户及发票信息与结算户关系。这种设计过于灵活，数据容易出现随意关联现象，导致属性来源多源。

首先，会导致客户功能缺失、用电户功能缺失。从图2中可见，结算户与用电户是缺失关联的，如果客户A拥有多套房子及多间公司，而每个物业的计费规则是差异的，那么就难于设置每个用户地址的计费规则，导致用电户功能缺失。再者，客户账户、用电户、结算户具有资金属性，三个账户的欠费余额必须勾稽。第一，客户账户余额等于所属用户账户余额之和；第二，用户账户余额等于所属结算账户余额之和。如果三个账户的关联关系难于支撑这以上两点的应用场景，即代表客户功能缺失。

其次，数据维护是系统维护的重要内容之一，包括数据内容的维护（无错漏、无冗余、无有害数据）、数据更新、数据逻辑一致性等方面的维护。为了确保数据的质量，信息系统通常会建设配套的数据质量监测系统负责监测数据的正确性，同时建立业务行为规范监控体系负责监测信息系统的业务行为的正确性。根据第一章论述数据库设计原则分析，环状形的关联性欠缺合理性，數据质量检测技术就要对每个实体进行管理，增加检测的难度，降低数据质量监控能力。如图3所示，无论从数据正确性监测还是从业务正确性监测方法错综复杂，难度都极高。

4.2  正确的三户模型设计

在探讨模型设计前笔者需要重点论述客户档案与客户账户的关系，参照银行行业的管理经验，客户档案通常由受理业务的所属单位保管。那么在电力行为中，客户经理受理用电需求时原则上客户档案由受理所属供电公司保管，而开通的客户账户信息是共享到全网，即一处注册，全网通用。所以，三户模型不等于客户档案，即是客户档案是不能全网共享的，但客户账户、用电户、结算户信息是全网共享，因此三户模型的设计就变得非常重要。

依照合同、发票、账单等逻辑关系建立三户模型关联关系。如图4所示，以个人或组织为单位，全局只有一个客户账户，一个客户账户可以拥有多个用户账户。以不动产或位置为单位，全局只有一个用户账户，一个用户账户可以拥有多个结算账户。以合同及结算规则为单位，全局只有一个结算账户，一个结算账户有且只有一个计量点。

以手机号为唯一标识建立“干系人”数据表，干系人信息包括手机号、身份证号、邮箱以及微信、支付宝等联系信息。客户手机号除存放于干系人信息库外，整个账户体系中只有客户账户存放一个根手機号。客户账户下的根手机号和根密码主要用于客户账户重大或重要业务办理，如：密码找回、大额支付、过户等。

围绕干系人通过客户账户建立与用户账户、结算账户的关系，支撑个人用户开展分享（业主）、委托（二房东）、租赁（租客）等自主管理功能；支撑企业用户开展催费联系人（财务）、停电联系人（电工）、电力市场交易联系人（交易员）等多元业务角色自主管理；通过利益绑定提高客户的数据质量。

遵循树状的逻辑结构关系约束，实现三个账户的欠费余额必须勾稽，客户账户余额等于所属用户账户余额之和，用户账户余额等于所属结算账户余额之和。

5  结  论

随着电力体制和电力市场化改革深入、加速推进，我国电力市场化环境发生了根本性的改变。电力行业由原来的垂直一体化垄断经营，发展到目前放开发电、配电、售电、用电等环节。通过市场开放、引入竞争，诞生了各类新型电力市场主体，如：售电公司、增量配电公司、分布式光伏、用户侧储能、综合能源公司、负荷聚集商、虚拟电厂等，涌现出各种新的商业模式。在这些大背景下，电力公司的信息化建设需要合理地使用三户模型管理客户资源，为各市场主体提供开放、合理的技术支持，为推进新型电力系统建设贡献应有的力量。

参考文献：

[1] 侯艳琼.电力营销客户档案管理信息系统设计与实现 [D].成都：电子科技大学，2021.

[2] 阎立，张巍.电力系统项目实施过程中的数据管理 [J].现代电子技术，2011，34（15）：214-218.

[3] 郑龙，张明明.电能量计量数据质量管理研究与应用 [J].制造业自动化，2012，34（19）：31-35.

[4] 姚振，王萍，宫政，等.基于微服务架构的电力公司管理信息系统 [J].微型电脑应用，2020，36（9）：146-149.

[5] 闵婕.电信系统CRM中三户模型的设计与实现 [D].济南：山东大学，2015.

作者简介：曹港基（1981.05—），男，汉族，广东茂名人，高级工程师，硕士研究生，主要研究方向：电力行业信息化规划、建设；江靖（1987.03—），男，汉族，肇庆德庆人，高级工程师，本科，主要研究方向：电力行业信息化规划、建设。