用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)分析的設(shè)計研究

徐鈺強 姚海強 馮國平 韓長志

（國網(wǎng)浙江桐鄉(xiāng)市供電有限公司，浙江嘉興314500）

0 引言

電力作為人類活動的必備能源，在人們的生活與工作中起著重要作用，隨著新時期人口的增加與用電的急劇增多，常規(guī)的用電分析系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足高速發(fā)展的經(jīng)濟社會需要，用電智能監(jiān)測系統(tǒng)的完善與創(chuàng)新正亟待實現(xiàn)。通過用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)分析的設(shè)計研究，能夠構(gòu)建科學化的智能監(jiān)測模型，實現(xiàn)對異常指標庫的建立，進一步加強對配電網(wǎng)點運行效果及質(zhì)量的監(jiān)測與控制。

1 用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)分析架構(gòu)

1.1 用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)的功能

用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)越性，通過構(gòu)建用電異常指標庫、確定異常間的關(guān)聯(lián)性規(guī)律等一般方法，及時對配電網(wǎng)及用戶的用電狀況進行觀察監(jiān)測，以便第一時間發(fā)現(xiàn)故障異常，盡快進行檢修修復等。其一般功能與意義如表1所示。

表1 用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)的功能與意義

1.2 用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)分析架構(gòu)

大數(shù)據(jù)分析是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計算與分析、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)可視化等關(guān)鍵部分所構(gòu)成的，對整個大數(shù)據(jù)運作有著重要作用，大數(shù)據(jù)分析架構(gòu)如圖1所示。

在圖1大數(shù)據(jù)分析過程中，采用以Hdoop為基礎(chǔ)的Mahout算法來解決并行挖掘問題，采用以JAVA為基礎(chǔ)的Weka算法來進行數(shù)據(jù)挖掘，將Mahout算法與Weka算法相結(jié)合，能夠進一步滿足用戶需求。

2 用電采集數(shù)據(jù)和智能監(jiān)測系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)分析設(shè)計

2.1 大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景分析設(shè)計

圖1 大數(shù)據(jù)分析架構(gòu)

大數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)模型主要包括市場拓展、維度線損、工作效能、電表運行、采集運維質(zhì)量、用戶用電等方面，其中對市場拓展的業(yè)務(wù)分析融入大數(shù)據(jù)分析后能夠進一步滿足用戶需求。將數(shù)據(jù)平臺、數(shù)據(jù)準備、算法庫、分析模型、輔助分析決策等進行知識集成，具體操作流程如圖2所示。

圖2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景分析設(shè)計流程圖

2.2 大數(shù)據(jù)分析的決策樹算法

大數(shù)據(jù)決策樹法作為數(shù)據(jù)挖掘分類中的常見方法之一，能夠?qū)D形結(jié)合、更加形象精準地表現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果，分析配網(wǎng)線路和增減容用戶短期和中期負荷及電量的增長趨勢。決策樹建模是將抽樣數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)變換與數(shù)據(jù)清洗等預(yù)處理、約減、數(shù)據(jù)挖掘、剪枝等流程，形成最終決策樹的過程，該建模流程中涉及的內(nèi)部節(jié)點代表的是上一個節(jié)點的輸出，其中每一個樹葉節(jié)點表示為類分布或者是某一類，如圖3所示。在決策樹相關(guān)探究中，為盡量準確地算出最終數(shù)據(jù)，通常采用C4.5算法，該算法的定義及計算流程如表2所示。

3 用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)分析設(shè)計的系統(tǒng)實現(xiàn)

通過用電采集數(shù)據(jù)分析和智能監(jiān)測系統(tǒng)，一是能夠細致了解不同異常之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，規(guī)范關(guān)聯(lián)管理，對配電網(wǎng)和用戶使用異常點進行理性分析，對故障情況進行摸排判斷；二是能夠?qū)崿F(xiàn)對異常指標庫的建立，構(gòu)建科學化的監(jiān)測模型，進一步加強對配電網(wǎng)點運行質(zhì)量的監(jiān)測與控制；三是能夠借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，快速判斷故障地點，推斷故障原因，實現(xiàn)迅速檢修；四是能夠通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對用電不穩(wěn)定的情況進行有針對性地分析，防范偷電竊電的發(fā)生，保障用電安全；五是能夠結(jié)合決策樹運算技術(shù)，對配電站以及用戶用電特性與負荷特性做出了統(tǒng)計分析，為解決配電站和用戶問題提供數(shù)據(jù)幫助。

表2 大數(shù)據(jù)決策樹C4.5算法