基于實時位置共享的客戶停電故障快速響應方法研究

廣西電網有限責任公司 王圣竹 鄭 毅

隨著我國經濟的高速發展，電力需求量也呈現出了激增的趨勢，導致電力負荷加大的同時，使社會和客戶對供電系統的依賴程度愈加提高。然而，近年來自然災害頻發導致供電不穩定，同時由設備發生故障引起的停電事故頻率提高，對客戶用電及日常生活產生較大影響。

目前，我國的供電網絡因其老化設備較多且構架薄弱的特點，發生故障的頻率較高，并且對于定位故障發生點多采用人工排查的方式，處理效率低下的同時也嚴重影響了供電網絡的正常運行和用電客戶對供電穩定的日益渴望。針對此類現象，應加強供電網絡的建設，注重日常監控，降低停電故障發生的風險，并根據停電故障發生后的修復經驗，完善相應的應急啟動方案和制度。此外，為保障供電的穩定性，防范和減輕大面積停電事故帶來的負面影響。文獻[1]認為快速對停電故障進行響應并采取合理的應急措施，是優化客戶停電故障管理的有效途徑；同時，要注重對引起停電故障的原因等具體信息進行記錄，為未來更快地進行客戶停電故障響應提供經驗上的支持。

本文研究是在海量停電故障響應數據及應急方法的基礎上，結合實時位置共享技術，加快客戶停電故障的響應效果。

1 基于實時位置共享平臺采集客戶數據

實時位置共享平臺與共享服務是基于位置的服務（Location Based Service,LBS）在社會服務中的重要應用之一，不僅為人們的日常生活提供種種方便，而且還能在野外考察探險、科學探索行動及搶險救災等諸多領域發揮價值[2]。實時位置共享技術基于GPS定位實現，能夠在人與設備之間實時交互位置信息，確定人員或設備的實時位置，并根據需要提供相應的服務。

將基于無線網絡的實時位置共享技術和服務引入客戶停電故障響應系統，利用通信基站之間的連接，實現信息的轉換和采集，并建立起采集平臺與用電客戶終端之間的有效溝通渠道。當前，科學技術發展迅速，智能通信設備層出不窮，其中包含海量的通信傳感器模塊，例如智能手機、WiFi還有藍牙設備等，都可以作為用電客戶移動終端，成為實時位置信息數據采集的來源，當移動終端獲得設備本身的GPS位置數據后，通過無線網絡的中間節點將用電客戶位置數據傳輸給平臺基站，平臺即可進行數據采集，實現用電客戶與平臺之間的實時位置共享。

2 分類用電客戶地址

目前，在我國供電系統及電力行業中，用電客戶的地址數據和信息是最為基本的管理單元，也是供電輸送和分配過程的基礎[3]。目前，在我國的供電數據庫中，用電客戶的地址信息分割性較強，缺乏數據結構和層次，不能很好地形成關聯網，這也降低了停電故障后的定位和響應速度。

在上文中利用實時位置共享平臺，基于無線網絡采集客戶地址數據和位置信息后，為了將這些信息更好地用于停電故障后的響應系統中，可以借助知識圖譜的建構，對客戶位置中的關鍵信息進行提取，再根據彼此的相似性進行分類，并形成邏輯系統，為日后迅速定位提供技術上的可能性。

建構知識圖譜時利用關系串聯的方式和技術，將平臺采集到的數據信息進行提取和標記。其中P表示Property屬性，代表某個數據信息體的具體屬性集合；另一概念PV則表示Property Value，代表將此數據信息體的具體屬性細化為相應的數值，并形成集合。運用P與PV兩項指標，可以將知識圖譜用下述公式表達：

公式（1）中，E代表某個特定的數據信息塊，PN為數據塊中N個P屬性的集合，PVN則是N個PV屬性數值的集合，由此可以得出數據塊E的知識圖譜表達。對數據庫中用電客戶的位置數據進行知識圖譜表達處理之后，可以通過圖1中闡述的流程，對不同數據信息塊的屬性進行提取和比對。

圖1 數據信息塊屬性提取流程

根據圖1中的流程，從數據信息塊中提取出的屬性知識圖譜經過消歧消解的過程，精簡信息屬性的同時，形成了用電客戶地址信息的結構和層次，方便之后利用系統設定的具體標準對用電客戶地址進行分類。

針對不同層次的用電客戶地址，在采取差異性的分類方法之前，要設立統一的數據分類規范標準，從根本上確保后續利用用電客戶地址迅速鎖定停電故障位置的可靠性和準確性。與此同時，對于復雜地區或是多維層次的用電客戶地址信息，可以對其進行網格化處理，采用“市＋縣＋鄉鎮＋…＋樓層＋房間號”的結構化模式，形成對用電客戶地址數據的固定編碼體系。

3 寫入電力系統數據庫

目前，我國用電需求不斷上升，電力系統數據庫采集的信息也呈現出種類多樣、數量龐大、屬性復雜等特點。海量數據導致采集到的數據儲存空間縮小，判別和處理速度減慢，當停電故障發生時，很難快速地調取所需的用電客戶信息以達到對客戶故障點的快速響應。針對這一現狀，在上一節利用知識圖譜表達的方法，將采集到的用電客戶地址信息進行結構化層次分類后，要將其寫入電力系統數據庫，建立用電客戶位置的專屬數據模塊，以便定位客戶停電故障時可以與其所在位置及時建立聯系，快速進行響應。

鑒于采集到的用電客戶地址信息及位置數據呈海量的特點，直接存儲不僅會造成電力系統數據庫的冗余，還會降低數據處理的速度，將數據先行壓縮處理再寫入數據庫是提高整個過程效率的有效方法和途徑[4]。目前，應用范圍較廣的壓縮算法基本方式如下：

公式（2）中，Y表示上一次數據處理的結束點與數據記錄的最后一個數據點之間的差值，T1與T2分別表示上一次數據處理結束點的屬性值和目前所在數據點的屬性值，α則為數據壓縮處理的定量系數。通過對已采集數據的壓縮處理，精簡了用電客戶地址信息數據塊的規模，優化了數據處理的前期過程，為接下來寫入電力系統數據庫提供了良好的基礎。借助數據壓縮創造的優勢，將用電客戶位置信息寫入電力系統數據庫，并建立實時數據模塊，實現采集信息集中化與使用終端便捷化之間的交互功能[5]。

實時數據模塊中包含設備采集數據匯總、實時數據變化匯總、數據遷移關聯及觸發判斷響應幾個程序，其能夠將設備采集數據和實時變化數據進行分割，一方面加快設備采集數據的速度，另一方面可以利用實時變化數據，對發生的事故故障進行快速判斷、預警及觸發響應。設備數據匯總將經過壓縮處理后的用電客戶地址數據進行塊狀儲存并分組，便于之后控制和訪問；實時數據變化匯總負責記錄每個微小數據的操作變化，形成數值集合并將數據實時更新的輸入指令給數據遷移關聯程序；數據遷移關聯程序是實時數據模塊中的處理核心，其將收到的數據實時更新的操作指令進行解讀分析，利用已經寫入的公式標準計算實時數據變化的頻率和區間范圍，以此判斷輸入的實時數據是否達到觸發響應的級別，如需要，則放入觸發判斷響應的輸入隊列中進行操作指令；如不需要，則將其作為采集數據的一份歸入匯總中，完成用電客戶信息數據在實時數據模塊中的循環處理。

利用壓縮算法處理采集到的用電客戶位置數據，寫入電力系統數據庫并形成實時數據模塊，能夠充分發揮數據庫在用電客戶與電力系統管理者之間的橋梁作用，達到用電客戶所在位置發生停電故障后，系統及其管理者能夠快速即刻響應的效果。

4 定位故障并快速響應

當用電客戶所在位置發生停電故障時，能夠快速對其做出響應的前提是可以迅速高效地定位故障點。在傳統定位故障方法的基礎上，利用算法加強故障定位的準確性，提高定位的速度，從而進一步加快對用電客戶停電故障的響應。供電網絡基本由各類節點構成，例如開關節點和末端節點等，其在故障定位中發揮重要的作用。對停電故障的定位工作，依靠用電客戶地址信息和位置數據，以供電網絡不同層級的節點為單位，通過下列公式進行：

其中，f表示此供電網絡中第f層，層中共有n個節點，h代表每個節點的屬性數值，P表示此層所有節點屬性數值的集合。當供電網絡發生停電故障時，由于其結構上呈閉環的特點，故障節點與上一級或下一級節點直接必然有一方不再有電流通過，因此通過對節點的屬性數值進行算法運行，能有效檢測到供電網絡中發生故障的節點，從而迅速進行故障定位。此外，為實現依靠節點快速定位停電故障，還應做好對供電網絡的分層工作，為節點檢測的順利進行提供保障，提升對用電客戶停電故障的響應速度。

5 測試與分析

為驗證基于實時位置共享的客戶停電故障快速響應方法的實際應用效果，設計如下試驗。

5.1 準備工作

停電故障不僅對用電客戶的產生影響，而且會給整體的供電網絡帶來強大的承載負荷，時間越久，損失越大。因此，快速對停電故障點進行響應是用電客戶停電故障應急工作中的關鍵和重要前提。將選取某供電網絡作為試驗對象，模擬因不同原因引起的停電故障，應用本次研究中基于實時位置共享的客戶停電故障快速響應方法，以測試此方法在實際應用中的運行效果。

5.2 測試結果

測試試驗中，選取供電網絡模擬10次停電故障并給出相應的預期響應時間，記錄試驗組所用的響應時間，并選取傳統方法作為對照組，分別對比預期時間，以確保測試結果具有一定的說服力。表1為本次測試試驗的反饋結果。

表1 不同方法下供電網絡停電故障響應時間

觀察表1中的試驗數據可以發現，試驗組的響應時間都少于20s，對照組的響應時間少于40s。計算與預期響應時間的差值可以得出，試驗組時間平均快出16.7s，對照組時間平均快出4.4s，兩者相差12.3s。

6 結語

此次研究旨在改善傳統客戶停電故障響應方法的不足，引入實時位置共享技術和平臺，為快速響應用電客戶停電故障提供新的可行方法和途徑。基于無線網絡的實時位置共享技術是本次研究方法的技術基礎和前提，但由于當前大數據信息泄露現象嚴重，智能通信用戶大多注重對自己隱私的保護，因此對用電客戶實時位置數據的采集過程極有可能不完整，從而影響整體響應系統方法的運行速度。在今后的應用過程中，應加強對用電客戶私密信息的保護，盡可能完整地采集位置數據，對客戶停電故障做出快速響應。