大數(shù)據(jù)技術(shù)在反竊電領(lǐng)域中的應(yīng)用
——以某線損率較大的線路為例

秦宇宸

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司泰州市姜堰區(qū)供電分公司，江蘇 泰州 225500

0 引言

當(dāng)前大數(shù)據(jù)快速發(fā)展，成為各行業(yè)共同關(guān)注的內(nèi)容，但對(duì)于大數(shù)據(jù)的概念卻一直沒(méi)有明確的說(shuō)法。維基百科將大數(shù)據(jù)定義為“大數(shù)據(jù)是指無(wú)法在可承受的時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合”。基于此定義，人們常常還將采集這些數(shù)據(jù)的平臺(tái)工具、研究體系也歸類為“大數(shù)據(jù)”之中。

大數(shù)據(jù)技術(shù)作為一項(xiàng)應(yīng)用功能強(qiáng)大的新技術(shù)，為許多領(lǐng)域提供的高質(zhì)量的技術(shù)幫助。其技術(shù)構(gòu)成較為多樣，集中了包括人工智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在內(nèi)的多種現(xiàn)代化技術(shù)手段。傳統(tǒng)的反竊電技術(shù)主要是依靠人工檢測(cè)的方式對(duì)電力系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)與檢查，這種檢測(cè)方式的效率低下，并且準(zhǔn)確性較低，因而效果并不理想。在現(xiàn)代化技術(shù)手段的加持之下，我國(guó)反竊電技術(shù)不斷更新。將大數(shù)據(jù)技術(shù)與反竊電系統(tǒng)結(jié)合，是提高反竊電技術(shù)效率和反竊電技術(shù)水平的重要舉措，對(duì)于優(yōu)化反竊電工作流程也有著重要的意義。

1 我國(guó)主要的反竊電技術(shù)手段

當(dāng)前我國(guó)主要的反竊電技術(shù)手段可以分為管理手段和技術(shù)手段兩個(gè)方面，通過(guò)管理手段與技術(shù)手段的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)反竊電綜合能力的提升。下面將分別對(duì)管理手段和技術(shù)手段進(jìn)行介紹。

1.1 管理手段

管理手段主要指的是對(duì)相關(guān)技術(shù)人員和監(jiān)測(cè)人員的管理，通過(guò)較為明晰的獎(jiǎng)懲機(jī)制來(lái)調(diào)動(dòng)相關(guān)工作人員的積極性，鼓勵(lì)技術(shù)人員和監(jiān)測(cè)人員在使用監(jiān)控技術(shù)時(shí)更加注重?cái)?shù)據(jù)測(cè)量的細(xì)節(jié)以及波動(dòng)，從而提升反竊電系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行有效的管理可以使得技術(shù)人員之間的配合更加默契，進(jìn)而快速地發(fā)現(xiàn)竊電點(diǎn)，提升檢測(cè)的速度與質(zhì)量。但是管理手段對(duì)于用電量較大的用戶來(lái)說(shuō)，檢查效果較差，難以對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行精確地評(píng)估，因而也難以定義竊電問(wèn)題，所以還需要運(yùn)用一定的方法來(lái)改進(jìn)管理手段。

1.2 技術(shù)手段

一般的技術(shù)系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的軟件以及硬件設(shè)備無(wú)法捕捉大數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)的獲取受時(shí)間、空間影響。大數(shù)據(jù)一般具有多樣性、準(zhǔn)確性、時(shí)效性等特點(diǎn)。目前大數(shù)據(jù)運(yùn)用于電力行業(yè)中，特別是在反竊電技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域更是得到了廣泛運(yùn)用。

技術(shù)手段主要是通過(guò)相關(guān)的儀表硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)反竊電的目的。通過(guò)分析計(jì)量柜的數(shù)據(jù)來(lái)觀察數(shù)據(jù)是否存在異常，發(fā)現(xiàn)異常后及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的分析與研究，發(fā)現(xiàn)竊電點(diǎn)，再對(duì)竊電點(diǎn)進(jìn)行維修與處理。尤其是當(dāng)計(jì)量柜中的數(shù)據(jù)出現(xiàn)失壓、失流、電流不平衡等問(wèn)題時(shí)，要重點(diǎn)對(duì)相應(yīng)的電量運(yùn)輸和流通用戶進(jìn)行檢測(cè)。但是計(jì)量柜這一技術(shù)手段不適用于大面積的排查工作，因?yàn)槠洳粌H容易對(duì)用戶的電力使用造成困擾，而且檢測(cè)的準(zhǔn)確性也難以保障。增加了反竊電技術(shù)的檢測(cè)成本，在現(xiàn)有的條件下不是最優(yōu)的選擇。

2 電力大數(shù)據(jù)的基本特征

電力大數(shù)據(jù)的基本特征十分明顯，主要可以概括為類型多、體量大、速度快、價(jià)值密度高。（1）類型多。主要是指生產(chǎn)和營(yíng)銷的日常工作數(shù)據(jù)多種多樣，報(bào)表的種類繁多，不僅包括傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，還包括環(huán)境參數(shù)和音頻，以及半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，等等[1]。（2）體量大。由于我國(guó)的電力用戶多，具有巨大的需求市場(chǎng)和用戶支撐，對(duì)于用戶的信息采集已經(jīng)集中為每15 min 采集一次，充分體現(xiàn)了我國(guó)用電數(shù)據(jù)體量大的特征。（3）速度快。在現(xiàn)代化和信息化數(shù)據(jù)處理方式的加持下，處理數(shù)據(jù)的速度非常快，在很大程度上提升了電力大數(shù)據(jù)的使用效率。（4）價(jià)值密度高。由于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中可以通過(guò)快速的數(shù)據(jù)讀取與處理來(lái)顯著提升系統(tǒng)運(yùn)行的效率，因而電力大數(shù)據(jù)技術(shù)的價(jià)值密度很高。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于反竊電領(lǐng)域的基礎(chǔ)算法

3.1 二階聚類

二階聚類是對(duì)BRICH 算法功能進(jìn)行改進(jìn)之后而產(chǎn)生的一種算法，通過(guò)對(duì)所輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分層和分類處理來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的信息處理和信息分析的作用。主要可以分為兩個(gè)步驟：（1）將輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)聚類并構(gòu)建相應(yīng)的結(jié)構(gòu)樹(shù)，并形成多個(gè)子類；（2）將之前所完成的預(yù)聚類數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，使用分層聚類的方式對(duì)上述的數(shù)據(jù)進(jìn)行再一次的聚類分解。在這兩步處理結(jié)束之后，對(duì)這些經(jīng)過(guò)處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將距離最小的數(shù)據(jù)聚集成一個(gè)集群，再不斷重復(fù)上述過(guò)程，直到所有的集群都被合并成功為止。

3.2 CHAID 決策樹(shù)

CHAID 決策樹(shù)是典型的卡方自動(dòng)交互檢測(cè)方式。首先對(duì)因變量進(jìn)行分類計(jì)算，之后再對(duì)計(jì)算出來(lái)的卡方值進(jìn)行比較和分析，得到他們的顯著性，即P 值。最后，再對(duì)P 值進(jìn)行對(duì)比，比較顯著程度的大小，選出最為顯著的數(shù)值進(jìn)行卡方分割，進(jìn)而構(gòu)建決策樹(shù)。針對(duì)在數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中所出現(xiàn)的異常值，要采取具有針對(duì)性的異常數(shù)據(jù)處理方法對(duì)原因進(jìn)行分析。檢測(cè)的數(shù)據(jù)主要可以分為最大值、最小值、四分位數(shù)、中位數(shù)等，通過(guò)這些數(shù)值可以大概看出數(shù)據(jù)的離散程度，并將其作為異常數(shù)據(jù)的信息支撐[2]。

4 基于大數(shù)據(jù)反竊電系統(tǒng)的基本構(gòu)成

4.1 高精度時(shí)鐘集成電路

時(shí)鐘集成電路主要就是指在用戶所使用的用電量計(jì)量設(shè)備上插入時(shí)鐘芯片，時(shí)鐘芯片的作用在于可以使得用戶的電表量和檢測(cè)中心的電量保持一致，即使有微弱的誤差，一般也不會(huì)超過(guò)5 s，這就基本滿足了電量監(jiān)測(cè)的要求。與此同時(shí)，還要把用戶數(shù)據(jù)的刷新時(shí)間也設(shè)定為5 s 一次，這樣就可以最大限度地降低數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的誤差，保障用電量監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性。利用高精度的時(shí)鐘進(jìn)行監(jiān)測(cè)是獲取數(shù)據(jù)的關(guān)鍵步驟，也是運(yùn)用大數(shù)據(jù)進(jìn)行反竊電檢測(cè)的基礎(chǔ)。因而需要使用精度較高的設(shè)備來(lái)保障數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和設(shè)備的順利運(yùn)行。

4.2 電流互感器

電流互感器是構(gòu)成大數(shù)據(jù)反竊電系統(tǒng)的重要設(shè)備，電流互感器的使用可以在很大程度上提升電流檢測(cè)的效率。主要原因是由于電流互感器在工作過(guò)程中可以將一側(cè)大電流轉(zhuǎn)化為雙側(cè)的小電流，這樣的測(cè)量方式會(huì)使得電流測(cè)量的效率大大提升，還會(huì)提高電表監(jiān)測(cè)電流數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性[3]。開(kāi)口式的互感器能夠有效地提升電流設(shè)備工作的穩(wěn)定性，并且具有靈敏的檢測(cè)功能。除此之外，開(kāi)口式互感器的體積比較小、隱蔽性較高、不容易被用戶發(fā)現(xiàn)，因而在進(jìn)行大數(shù)據(jù)系統(tǒng)反竊電操作時(shí)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

4.3 智能電能表

智能電能表在大數(shù)據(jù)反竊電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中占據(jù)核心的監(jiān)控和提示的地位，主要是由于智能電能表的功能強(qiáng)大，應(yīng)用簡(jiǎn)便，極大地提升了大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的工作效率。智能電能表的功能主要可以概括為以下幾個(gè)方面。（1）計(jì)量和保存用戶近12 個(gè)月以來(lái)的用電量數(shù)據(jù)，并與監(jiān)管部門的數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，為有關(guān)部門提供數(shù)據(jù)。（2）對(duì)用戶電費(fèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和提醒，一旦用戶的電費(fèi)余額不足時(shí)，智能電能表系統(tǒng)就會(huì)提醒用戶充值電費(fèi)。如果用戶沒(méi)有在規(guī)定的期限內(nèi)進(jìn)行充值，智能電表就會(huì)對(duì)用戶發(fā)出警告，并將其并入監(jiān)測(cè)名單進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。（3）對(duì)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)來(lái)保障用戶的安全，凍結(jié)電量，保障用電安全，整點(diǎn)凍結(jié)[4]。

4.4 無(wú)線數(shù)據(jù)傳送模塊

無(wú)線數(shù)據(jù)傳送與維護(hù)是維護(hù)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)防竊電功能的關(guān)鍵，也是按時(shí)傳送與準(zhǔn)確執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送指令的重要內(nèi)容。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)與指令的傳送，借助可執(zhí)行的基站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的維護(hù)。通過(guò)無(wú)線電來(lái)傳送指令，外置增高天線來(lái)保障指令的順利運(yùn)行，確保用電信息的高速、有效的。無(wú)限數(shù)據(jù)傳送模塊為我國(guó)的大數(shù)據(jù)傳送基站提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，提高了信息傳遞的效率，并且為防竊電處理系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

5 大數(shù)據(jù)技術(shù)在反竊電中的應(yīng)用

5.1 計(jì)算數(shù)據(jù)

基于大數(shù)據(jù)的用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算是通過(guò)兩種方式完成，一種方式為實(shí)時(shí)計(jì)算，另一種為離線計(jì)算。實(shí)時(shí)計(jì)算主要是以Storm 流為計(jì)算框架，離線計(jì)算則是以Hadoop 為計(jì)算框架。傳統(tǒng)用電信息采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算方式如下：首先將所收集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)程序中，在需要時(shí)再進(jìn)行搜索。雖然這種處理方式較為有效，但是其處理結(jié)構(gòu)較緊密，在處理過(guò)程中極浪費(fèi)時(shí)間[5]。應(yīng)用了大數(shù)據(jù)技術(shù)的用電信息采集系統(tǒng)則采用的流計(jì)算方式，在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)就完成了數(shù)據(jù)分析和處理，真正地做到了實(shí)時(shí)計(jì)算。Hadoop是一個(gè)更易運(yùn)行和開(kāi)發(fā)的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，具有運(yùn)行率高、成本低、擴(kuò)容性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。這不僅是對(duì)信息技術(shù)的優(yōu)質(zhì)應(yīng)用，也是對(duì)技術(shù)手段的創(chuàng)新以及在技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮有效措施的基本方式，通過(guò)對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的靈活應(yīng)用，使得大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷創(chuàng)新，為反竊電技術(shù)的發(fā)展提供了更多的方向與可能性。

5.2 深度挖掘數(shù)據(jù)

用電信息采集系統(tǒng)所接收和處理的數(shù)據(jù)量龐大，如南京用電信息采集系統(tǒng)每年接收數(shù)據(jù)量5 TB。通過(guò)高效數(shù)據(jù)處理維護(hù)，運(yùn)用電預(yù)測(cè)與反預(yù)測(cè)的技術(shù)手段加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用，強(qiáng)化反竊電處理。用戶數(shù)據(jù)價(jià)值需不斷挖掘、研究，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)間的深度聯(lián)系，對(duì)其進(jìn)一步應(yīng)用，創(chuàng)造更多社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)是進(jìn)行反竊電研究和用戶使用調(diào)查的重要手段。

6 大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于反竊電技術(shù)的現(xiàn)實(shí)案例

當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)在反竊電領(lǐng)域的運(yùn)用十分廣泛，并且取得了較好使用效果。文章選擇某個(gè)擁有較大線損率線路實(shí)施大數(shù)據(jù)模式。這一線路擁有60 個(gè)用戶，分別標(biāo)記為B1～B60。

首先根據(jù)用戶用電量大小對(duì)用戶進(jìn)行分類，其中10 戶是高負(fù)荷用戶，40 戶為重負(fù)荷用戶，10 戶為低負(fù)荷用戶。計(jì)算評(píng)價(jià)值流程為輸入數(shù)據(jù)、計(jì)算均值、數(shù)據(jù)分類、均一化處理、評(píng)價(jià)函數(shù)值計(jì)算、結(jié)果輸出[6]。

通過(guò)分析可知，用戶評(píng)價(jià)值越高會(huì)產(chǎn)生越大竊電可能，可單獨(dú)列出嫌疑用戶。嫌疑用戶確定后為有效縮小目標(biāo)范圍，提升準(zhǔn)確性，應(yīng)逐一排查其月度用電指標(biāo)，具體對(duì)非常住戶、電表計(jì)量問(wèn)題、客觀條件變化等情況進(jìn)行排除。橫向比較嫌疑用戶，即比較臨近月用電量數(shù)。通過(guò)進(jìn)一步排查后就可確定多名用戶嫌疑，聯(lián)系生產(chǎn)技術(shù)部門對(duì)配電線路進(jìn)行分析與探究，對(duì)該地區(qū)用戶進(jìn)一步規(guī)范與調(diào)查，實(shí)現(xiàn)反竊電全面監(jiān)控[7-8]。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的反竊電事業(yè)是關(guān)乎人民和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全的重要內(nèi)容，是有關(guān)部門的工作重點(diǎn)。隨著近年來(lái)高新技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得對(duì)反竊電技術(shù)進(jìn)入新發(fā)展階段。只有結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)才能夠更加高效地提升反竊電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并且在此基礎(chǔ)之上維護(hù)技術(shù)安全和用戶的隱私，不斷為我國(guó)的反竊電事業(yè)貢獻(xiàn)力量。加強(qiáng)反竊電的重視，為人們提供更加公平公正的社會(huì)環(huán)境，創(chuàng)造更加幸福的生活環(huán)境，保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。不斷突破技術(shù)發(fā)展的瓶頸，為未來(lái)的技術(shù)發(fā)展與技術(shù)結(jié)合提供更加多元化的選擇。