CN113962139A - 基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，属于电力技术领域。该系统包括应用架构、数据架构、技术架构、应用集成和数据库服务器；应用架构用于应用架构分析系统应用层次，确定系统功能体系，确定各应用的功能规格和非功能规格；数据架构用于定义数据模型、数据分类和部署方式；技术架构采用B/S的模式，按照数据访问层、应用逻辑层、应用服务层和应用展现层进行多层结构体系设计，用于面向对象技术进行应用组件开发、基于SOA设计思想进行服务分层，WebGIS客户端渲染技术进行行功能模块设计；数据库服务器用于存储数据。本发明确保能有效提升日常线损异常分析工作效率，实现精益化管理。

Description

基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统

技术领域

本发明涉及一种基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，属于电力技术领域。

背景技术

目前国内外针对管理线损提出或验证过多种算法模型，如学习机(ELM)、改进ELM(OS-ELM)、支持向量机(SVM)进行电力损耗识别、检测和预测的电力损耗分析框架；基于BP神经网络的客户消费行为分析模型，利用该模型可以计算出窃电的怀疑系数，并对电力用户的信用等级进行分类；或利用模糊C均值(FCM)算法对负荷曲线进行聚类，得到典型特征曲线，再与用户负荷曲线进行匹配，筛选出疑似窃电用户，再使用基于粒子群算法优化的SVM算法进行进一步检测等等算法。但是目前基于大数据的窃电研究仍然存在着问题，例如，需要大量的窃电样本对模型进行训练，以提高模型精度，但是窃电样本通常都不多，导致准确率不高。并且，用户的用电行为可能会因为各种原因发生变化，所以即使用户的用电发生变化，模型计算得出的窃电用户仍然需要工作人员进一步确定，不能直接判定为窃电。基于各专业系统形成的大数据，开展线损综合因素智能诊断建模，快速定位影响线损的因素和精准定位，目前国内研究还处于空白状态。当前，大数据可视化技术风生水起，把这些技术引用到电网计量工作中来，服务于线损精益化管理，提升线损异常判断和处置效率将是一个发展趋势。

在发现线损异常时，如何能有效提升日常线损异常分析工作效率，实现精益化管理。因此，必须通过对站、线、变、户基础数据的治理，保证计量设备系统档案与现场设备安装一致性和准确性，以此基础再通过对线损率的治理工作，主动发现计量设备运行状态的不稳定因素，形成指标与运行管理的有效良性循环，同时在管理上建立标准、规范流程，明确岗位职责、工作内容，并通过信息化手段作为技术支撑，提出一种基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，包括应用架构、数据架构、技术架构、应用集成和数据库服务器；

应用架构用于应用架构分析系统应用层次，确定系统功能体系，确定各应用的功能规格和非功能规格；

数据架构用于定义数据模型、数据分类和部署方式；

技术架构采用B/S的模式，按照数据访问层、应用逻辑层、应用服务层和应用展现层进行多层结构体系设计，用于面向对象技术进行应用组件开发、基于SOA设计思想进行服务分层，WebGIS客户端渲染技术进行行功能模块设计；

数据库服务器用于存储数据。

可选的，所述应用架构包括平台支撑应用、基础数据集成应用、监测应用、理论线损、全景展示、智能诊断和积分电量模块；

所述平台支撑应用包括账号管理、角色权限管理、日志管理、数据模型配置管理、数据源管理模块；

所述基础数据集成应用包括基础数据集成管理、数据适配管理、基础数据集成展现和基础档案信息维护模块；

所述基础数据集成应用通过集成GIS平台、营销管理系统、计量自动化系统、四分线损系统基础数据，进行数据模型转换、分类存储、基础档案信息比对和维护，为集成应用提供基础数据；基础数据集成应用还设有外部接口。

可选的，所述监测应用以WebGIS为基础和核心，通过配置的方式固化配网运行的各项指标，实现对四分线损、电流不平衡率、配电重过载、供电可靠率、线路重过载和电压合格率指标的告警监测，在WebGIS上以图形化展现，实现实时在线监测。

可选的，所述数据架构包括数据构成分析和智能诊断平台数据；

所述数据构成分析用于分析电网资源拓扑数据、电网资源属性数据、配置管理数据、文档数据、电网资源计量数据和电网资源空间数据；

所述电网资源空间数据包括配电、通信和营销资源的空间数据，与电网拓扑数据、电网资源属性数据进行关联，共同描述设备信息；电网资源空间数据通过与GIS平台数据集成进行获取及维护；

所述电网资源拓扑数据包括电力相关设备之间的电气拓扑关系、物理拓扑关系和站内外拓扑关系的数据；电网资源拓扑数据通过与GIS平台数据集成进行获取；

所述电网资源属性数据包括配电、营销、计量和通信的资源的属性信息；电网资源属性数据通过与各业务系统数据集成进行获取；

所述配置管理数据包括权限管理数据、日志管理数据和模型管理数据，存储于数据库服务器中，由平台支撑应用进行维护，由基础数据集成应用、监测应用、智能诊断、理论线损和同期线损；

所述文档数据包括各种文档、照片和视频的文件数据；设备相关的文档数据通过文件地址信息与电网资源信息进行关联，通过图形查询相关的文档信息，通过Http超链接浏览相关文件。

可选的，所述模型管理数据的关系模型包括图、设备、虚拟对象、图层、数据表、属性表的元数据描述及关系信息；

所述权限管理数据包括平台的帐号信息、人员信息、组织机构信息、操作权限信息的数据；其中人员信息、组织机构信息通过与统一身份认证平台中的身份信息结合进行认证；

所述日志管理数据包括日志管理的配置信息及日志记录信息，日志配置信息描述各种操作日志记录的内容、日志备份策略的信息，日志记录包括操作时间、操作人员、操作内容的信息；日志管理数据应设置单独的存储空间，便于管理和维护。

可选的，所述智能诊断平台数据包括配电、低压、用电、通信网的拓扑数据，营销、生产系统业务数据，以及计量、四分线损系统的海量准实时数据。

可选的，所述技术架构基于地市级部署的硬件平台设计，采用B/S和移动APP相结合的模式，采用与CSGII数据集成的技术路线，包括数据源、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层和应用展现层。

可选的，所述数据访问层以数据库、文件系统为基础，对地理空间数据、电网资源空间数据、电网资源拓扑数据、电网资源属性数据、配置管理数据和文档数据进行统一的存储和管理；数据层应提供数据库建库、更新和备份功能，满足平台软件对数据的存储、组织和备份的需求，为上层的数据访问和业务实现提供数据源；

所述数据访问层通过建立统一的数据访问接口，支持业务实现层对数据层中数据源的访问和使用。

可选的，所述应用逻辑层介于数据访问层与应用展现层中间，包括数据集成、数据适配，指标监测、派工管理、地理围栏等各类基础应用功能的逻辑实现；

所述应用展现层提供基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统中地理空间数据、电网资源空间数据、电网资源属性数据、配置管理数据和文档数据的直观展现；应用展现层的服务对象是系统的各类用户，展现内容包括业务数据、逻辑实现和集成的其他业务系统提供的应用展现内容。

可选的，所述应用服务层基于SOA，被应用展现层和外部业务系统进行调用；对于需要外部业务系统相关资源的功能，能通过调用其他业务系统提供的服务实现。

本发明的有益效果是：在发现线损异常时，能有效提升日常线损异常分析工作效率，实现精益化管理。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明系统架构图；

图2为本发明物理网络图；

图3为本发明架构图；

图4为数据分类图；

图5为本发明技术架构图；

图6为系统功能架构图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

1、系统边界

如图1和图2所示，基于大数据线损诊断智能(AI)建模核心技术研究及应用系统是构建在集成相关业务系统数据，应用和流程上；采用现代信息技术，以营销、GIS、计量为基础和核心，配网生产管理系统、调度自动化系统等系统的相关数据和应用，在统一的电网、客户、计量等模型的基础上实现线损计算、线损原因分类模型分析，理论线损计算等集成应用平台。

2、总体架构

在电网EA总体架构设计的基础上，系统在线运行监测智能管控平台遵循总体架构设计规范要求，主要由应用架构、数据架构、技术架构、应用集成等部分组成。

应用架构：应用架构分析系统应用层次，确定系统功能体系，确定各应用的功能规格和非功能规格。

数据架构：数据架构定义了基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的数据模型，数据分类，部署方式等。数据架构的主要内容是基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统高级功能应用的逻辑模型和参考物理模型的设计，以及地理围栏的基础地理信息的逻辑模型设计。

技术架构：技术架构采用B/S的模式，按照数据源、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层和应用展现层进行多层结构体系设计，采取面向对象技术进行应用组件开发、基于SOA 设计思想进行服务分层，WebGIS客户端渲染等技术进行功能模块设计。

3、应用架构

应用架构描述了基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的主要功能范围及相互间关系。根据已建成的分线分台区线损定位及原因分析系统的已有功能及高级功能需求进行抽象和设计，基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的应用架构划分为平台支撑应用、基础数据集成应用、监测应用、理论线损、全景展示、智能诊断、积分电量等几部分。

3.1平台支撑应用

平台支撑应用包括账号管理、角色权限管理、日志管理、数据模型配置管理、数据源管理等平台支撑功能，为基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统其他功能模块提供平台级应用支撑。

3.2基础数据集成应用

基础数据集成应用包括基础数据集成管理，数据适配管理，基础数据集成展现，基础档案信息维护功能。基础数据集成应用通过集成GIS平台、营销管理系统、计量自动化系统、四分线损系统基础数据，并进行数据模型转换、分类存储、基础档案信息比对、维护为集成应用提供了全面的、结构化、模型化的基础数据，是基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统运行的高级数据管理功能。同时，该模块实现了其他业务系统的数据集成展现。

3.3监测应用

监测应用是构建与基础数据集成应用的基础上，以WebGIS为基础和核心，通过配置的方式固化配网运行的各项指标，实现对四分线损、电流不平衡率、配电重过载、供电可靠率、线路重过载、电压合格率等指标的告警监测，并在WebGIS上以图形化展现；实现实时在线监测，为后期派工管理提供决策支撑。

4、数据架构

图3为本发明架构图。具体包括如下：

4.1数据构成分析

基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的数据按照数据类型及应用场景类型划分为电网资源拓扑数据、电网资源属性数据、配置管理数据、文档数据、电网资源计量数据、电网资源空间数据等类型，分别与南方电网公司ECIM、统一电网信息模型等相关标准中的位置体系、电力系统资源体系、资产体系、组织体系、文档体系等核心系统对应，不同数据对象间彼此关联，确保信息的完整性。数据的具体分类结构如图4所示。

4.1.1电网资源空间数据

电网资源空间数据包括配电、通信、营销等资源的空间数据，与电网拓扑数据、电网资源属性数据进行关联，共同描述设备信息。电网资源空间数据通过与GIS平台数据集成进行获取及维护。

4.1.2电网资源拓扑数据

电网资源拓扑数据包括电力相关设备之间的电气拓扑关系、物理拓扑关系和站内外拓扑关系等数据。电网资源拓扑数据通过与GIS平台数据集成进行获取。

4.1.3电网资源属性数据

电网资源属性数据包括配电、营销、计量、通信等资源的属性信息。电网资源属性数据通过与各业务系统数据集成进行获取。

4.1.4配置管理数据

配置管理数据包括权限管理数据、日志管理数据、模型管理数据，存储于基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的数据库服务器中，由基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的平台支撑应用进行维护，由基础数据集成应用，监测应用，智能诊断、理论线损、同期线损等。

(1)模型管理数据

模型管理数据关系模型包括图、设备、虚拟对象、图层、数据表、属性表的元数据描述及关系信息。

(2)权限管理数据

权限管理数据包括平台的帐号信息、人员信息、组织机构信息、操作权限信息等数据。其中人员信息、组织机构信息可通过与统一身份认证平台中的身份信息结合进行认证。

(3)日志管理数据

日志管理数据包括日志管理的配置信息及日志记录信息，日志配置信息主要描述各种操作日志记录的内容、日志备份策略等信息，日志记录主要包括操作时间、操作人员、操作内容等信息。日志管理数据应设置单独的存储空间，便于管理和维护。

4.1.5文档数据

文档数据包括各种文档、照片、视频等文件数据。设备相关的文档数据通过文件地址信息与电网资源信息进行关联，可以通过图形查询相关的文档信息，通过Http超链接浏览相关文件。

4.2智能诊断平台数据

基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的数据库设计是建立在南网统一电网信息模型标准和生产、营销相关规范基础之上，采用开放的、不依赖于基础平台软件的技术路线，基于关系型数据库(Oracle)进行物理实体设计，在配电、低压、用电、通信网的拓扑数据，营销、生产系统业务数据，及计量、四分线损系统的海量准实时数据的基础上实现在线实时监测、智能管控。

统一电网信息模型标准是基于CIM标准进行扩展，以面向对象的方式定义了电网资源的分类、属性和关系。基于统一电网信息模型标准，通过对象-关系数据库映射(OR-Mapping)，设计了电网资源的逻辑模型，主要的形式为E-R模型，即实体-关系模型，详见《统一电网信息模型数据库设计规范》。基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统在遵循同一电网模型标准的基础上根据业务进行数据库物理实体设计，实现基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的各项业务功能。

5、技术架构

如图6所示，技术架构基于地市级部署的硬件平台设计，采用B/S和移动APP相结合的模式，采用与CSGII数据集成的技术路线，按照数据源、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层和应用展现层进行多层结构体系设计，采取面向对象技术进行应用组件开发、基于SOA设计思想进行服务分层。

(1)数据源

基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统应用软件的数据层以数据库、文件系统为基础，对地理空间数据、电网资源空间数据、电网资源拓扑数据、电网资源属性数据、配置管理数据和文档数据进行统一的存储和管理。数据层应提供多种数据库建库、更新和备份模式，满足平台软件对数据的存储、组织和备份的需求，为上层的数据访问和业务实现提供数据源。

(2)数据访问层

数据访问层通过建立统一的数据访问接口，支持业务实现层对数据层中数据源的访问和使用。基于系统高内聚低耦合的设计原则及系统兼容性要求，数据层访问层的设计应符合面向对象特性，坚持设计指导的原则，充分利用基础架构，实现对异构数据源的支持与整合。

(3)应用逻辑层

应用逻辑层介于数据访问层与应用展现层中间，对基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统的数据交换起着承上启下的作用。应用逻辑层涵盖了数据集成、数据适配，指标监测、派工管理、地理围栏等各类基础应用功能的逻辑实现。在进行应用逻辑层的设计时应采用松耦合的设计思路，基于SOA进行设计，便于其他应用进行调用。

(4)应用展现层

应用展现层提供基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统中地理空间数据、电网资源空间数据、电网资源属性数据、配置管理数据和文档数据的直观展现。应用展现层的服务对象是系统的各类用户，其展现内容既可以是基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统本身所包含的业务数据及逻辑实现，也可以是通过综合技术平台集成的其他业务系统提供的应用展现内容。

(5)应用服务层

应用服务层基于SOA进行设计，可被应用展现层和外部业务系统进行调用。对于需要外部业务系统相关资源的功能，能通过调用其他业务系统提供的服务实现。

6、功能架构

根据业务需求，按照功能进行模块划分，基于大数据线损诊断智能(AI)建模核心技术研究及应用系统分为：积分电量比对、理论线损计算、智能诊断、全景展现、疑似窃电分析、环网线损分析、系统功能六大模块，如图6所示。

系统功能如下：

6.1组织机构管理

部门、班组设置，进行新增、修改、删除操作。

6.2人员管理

对系统应用人员进行新增、修改、删除操作。

6.3权限管理

系统应用人员访问系统权限设置，进行权限新增、修改、删除操作。

6.4积分电量比对

基于SCADA和远程抄表全覆盖系统的实用化，对电网调度自动化系统和计量自动化系统的远抄电量进行在线的"双值比对"，配置需监测点比对告警阀值，将计算得出的积分电量与抄表得出的表码电量进行比对，在线实时计算线损和预警，充分挖掘现有采集数据价值。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：该系统包括应用架构、数据架构、技术架构、应用集成和数据库服务器；

应用架构用于应用架构分析系统应用层次，确定系统功能体系，确定各应用的功能规格和非功能规格；

数据架构用于定义数据模型、数据分类和部署方式；

技术架构采用B/S的模式，按照数据访问层、应用逻辑层、应用服务层和应用展现层进行多层结构体系设计，用于面向对象技术进行应用组件开发、基于SOA设计思想进行服务分层，WebGIS客户端渲染技术进行行功能模块设计；

数据库服务器用于存储数据。

2.根据权利要求1所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述应用架构包括平台支撑应用、基础数据集成应用、监测应用、理论线损、全景展示、智能诊断和积分电量模块；

所述平台支撑应用包括账号管理、角色权限管理、日志管理、数据模型配置管理、数据源管理模块；

所述基础数据集成应用包括基础数据集成管理、数据适配管理、基础数据集成展现和基础档案信息维护模块；

所述基础数据集成应用通过集成GIS平台、营销管理系统、计量自动化系统、四分线损系统基础数据，进行数据模型转换、分类存储、基础档案信息比对和维护，为集成应用提供基础数据；基础数据集成应用还设有外部接口。

3.根据权利要求2所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述监测应用以WebGIS为基础和核心，通过配置的方式固化配网运行的各项指标，实现对四分线损、电流不平衡率、配电重过载、供电可靠率、线路重过载和电压合格率指标的告警监测，在WebGIS上以图形化展现，实现实时在线监测。

4.根据权利要求3所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述数据架构包括数据构成分析和智能诊断平台数据；

所述数据构成分析用于分析电网资源拓扑数据、电网资源属性数据、配置管理数据、文档数据、电网资源计量数据和电网资源空间数据；

所述电网资源空间数据包括配电、通信和营销资源的空间数据，与电网拓扑数据、电网资源属性数据进行关联，共同描述设备信息；电网资源空间数据通过与GIS平台数据集成进行获取及维护；

所述电网资源拓扑数据包括电力相关设备之间的电气拓扑关系、物理拓扑关系和站内外拓扑关系的数据；电网资源拓扑数据通过与GIS平台数据集成进行获取；

所述电网资源属性数据包括配电、营销、计量和通信的资源的属性信息；电网资源属性数据通过与各业务系统数据集成进行获取；

所述配置管理数据包括权限管理数据、日志管理数据和模型管理数据，存储于数据库服务器中，由平台支撑应用进行维护，由基础数据集成应用、监测应用、智能诊断、理论线损和同期线损；

所述文档数据包括各种文档、照片和视频的文件数据；设备相关的文档数据通过文件地址信息与电网资源信息进行关联，通过图形查询相关的文档信息，通过Http超链接浏览相关文件。

5.根据权利要求4所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述模型管理数据的关系模型包括图、设备、虚拟对象、图层、数据表、属性表的元数据描述及关系信息；

所述权限管理数据包括平台的帐号信息、人员信息、组织机构信息、操作权限信息的数据；其中人员信息、组织机构信息通过与统一身份认证平台中的身份信息结合进行认证；

所述日志管理数据包括日志管理的配置信息及日志记录信息，日志配置信息描述各种操作日志记录的内容、日志备份策略的信息，日志记录包括操作时间、操作人员、操作内容的信息；日志管理数据应设置单独的存储空间，便于管理和维护。

6.根据权利要求4所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述智能诊断平台数据包括配电、低压、用电、通信网的拓扑数据，营销、生产系统业务数据，以及计量、四分线损系统的海量准实时数据。

7.根据权利要求1所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述技术架构基于地市级部署的硬件平台设计，采用B/S和移动APP相结合的模式，采用与CSGII数据集成的技术路线，包括数据源、数据访问层、应用逻辑层、应用服务层和应用展现层。

8.根据权利要求7所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述数据访问层以数据库、文件系统为基础，对地理空间数据、电网资源空间数据、电网资源拓扑数据、电网资源属性数据、配置管理数据和文档数据进行统一的存储和管理；数据层应提供数据库建库、更新和备份功能，满足平台软件对数据的存储、组织和备份的需求，为上层的数据访问和业务实现提供数据源；

所述数据访问层通过建立统一的数据访问接口，支持业务实现层对数据层中数据源的访问和使用。

9.根据权利要求8所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述应用逻辑层介于数据访问层与应用展现层中间，包括数据集成、数据适配，指标监测、派工管理、地理围栏等各类基础应用功能的逻辑实现；

所述应用展现层提供基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统中地理空间数据、电网资源空间数据、电网资源属性数据、配置管理数据和文档数据的直观展现；应用展现层的服务对象是系统的各类用户，展现内容包括业务数据、逻辑实现和集成的其他业务系统提供的应用展现内容。

10.根据权利要求9所述的基于大数据线损诊断智能建模技术的应用系统，其特征在于：所述应用服务层基于SOA，被应用展现层和外部业务系统进行调用；对于需要外部业务系统相关资源的功能，能通过调用其他业务系统提供的服务实现。

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