[發(fā)明專利]基于聚類分析的電力線通信用電量數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710221530.2
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN107423746B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 梁玉泉;陳熾光;張眾發(fā);孫云蓮;佘國鴻;王華佑;謝文旺;徐冰涵;余軍偉;王冬生;劉健;楊福國;賴群;焦力;黃祖迪
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責任公司云浮供電局;武漢大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;H04L12/26;H02J13/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

本發(fā)明提供一種基于聚類分析的電力線通信用電量數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)，基于用電信息采集系統(tǒng)實現(xiàn)用電量數(shù)據(jù)分析，根據(jù)預設的采集時刻持續(xù)進行數(shù)據(jù)采集，包括進行用電數(shù)據(jù)采集過程和用電數(shù)據(jù)特征量提取與保存過程；針對當前采集時刻實時進行異常數(shù)據(jù)判別，包括進行讀取當前采集時刻用電數(shù)據(jù)過程和基于K?means聚類分析的異常數(shù)據(jù)判別過程。本發(fā)明以電力線為通信載體請求和傳輸用電量數(shù)據(jù)，首次提出了基于聚類有效度的用電量異常數(shù)據(jù)識別技術(shù)方案，達到提高用電信息采集系統(tǒng)的運行可靠性的目的。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于電氣二次系統(tǒng)領域，特別的一種基于聚類分析的電力線通信用電量數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

全國電網(wǎng)公司大力推廣用電信息采集系統(tǒng)的覆蓋，通過主站與現(xiàn)場終端之間的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、費控管理、線損分析、遠程抄表和負荷監(jiān)控管理等功能。參見圖1，用電信息采集系統(tǒng)包括服務器、集中器、智能電能表及電力線路，各電能表經(jīng)電力線連接集中器，從集中器通過以太網(wǎng)連接到遠程的服務器，其中可以通過網(wǎng)線、也可以采用路由器提供無線數(shù)據(jù)傳輸連接到遠程的服務器。電力線載波通信(PLC)是用電信息采集系統(tǒng)主要采用的通信方式，其優(yōu)點主要是利用現(xiàn)有的交流電力線路作為通信線路，省去了鋪設線路的成本，并且因其覆蓋范圍大、運行維護簡單、可擴展性好等特點，成為了計量自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集的理想通信方式。從經(jīng)濟性以及普及性來講，電力線通信方式是推廣用電信息采集系統(tǒng)較好的方式。但因電力線載波通信可能受信號干擾，而造成用電信息采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)過程出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)異常等情況的發(fā)生。簡單的用電信息采集系統(tǒng)缺乏數(shù)據(jù)識別的功能，對電網(wǎng)需求側(cè)的智能化管理造成一定影響。因此，需要通過對用電量數(shù)據(jù)進行研究和數(shù)據(jù)挖掘，從而提取出異常數(shù)據(jù)，提高海量數(shù)據(jù)的質(zhì)量以及電網(wǎng)需求側(cè)管理的有效性，為智能營銷的發(fā)展提供幫助。

對于異常數(shù)據(jù)挖掘，現(xiàn)有基于人為設定閾值的方法，簡單但人為主觀性大；基于統(tǒng)計的方法，存在人為因素設定誤差辨識區(qū)間；基于神經(jīng)網(wǎng)絡的方法，智能尋找數(shù)據(jù)內(nèi)部關(guān)系并實現(xiàn)數(shù)據(jù)識別，但網(wǎng)絡中某些參數(shù)需人為設定，確定最優(yōu)參數(shù)困難；基于數(shù)據(jù)變化率的方法，通過尋找歷史最大變化率作為閾值，比較當前采集時刻變化率，方法簡單高效，但連續(xù)異常數(shù)據(jù)無法識別；基于聚類的方法，按距離分類數(shù)據(jù)，但無法事先得知最優(yōu)的聚類結(jié)果。用電量數(shù)據(jù)的識別基本方法是利用變化率識別，由歷史變化率設定閾值，但存在超出歷史范圍的可能性。

發(fā)明內(nèi)容

為增強電網(wǎng)需求側(cè)的智能化管理，提高電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性，本發(fā)明提出了一種基于聚類分析的電力線通信用電量數(shù)據(jù)分析技術(shù)方案實現(xiàn)判斷采集所得當前電量數(shù)據(jù)是否為異常數(shù)據(jù)，若異常則將其存入異常數(shù)據(jù)集，并上報運行維護人員以供參考。

本發(fā)明提供的一種基于聚類分析的電力線通信用電量數(shù)據(jù)分析方法，基于用電信息采集系統(tǒng)實現(xiàn)用電量數(shù)據(jù)分析，所述用電信息采集系統(tǒng)包括服務器、集中器、電能表及電力線路，各電能表經(jīng)電力線連接集中器，從集中器通過以太網(wǎng)連接到遠程的服務器；用電量數(shù)據(jù)分析的實現(xiàn)方式為，在服務器端實現(xiàn)如下操作，

根據(jù)預設的采集時刻持續(xù)進行數(shù)據(jù)采集，包括進行用電數(shù)據(jù)采集過程和用電數(shù)據(jù)特征量提取與保存過程；針對當前采集時刻實時進行異常數(shù)據(jù)判別，包括進行讀取當前采集時刻用電數(shù)據(jù)過程和基于K-means聚類分析的異常數(shù)據(jù)判別過程；

所述用電數(shù)據(jù)采集過程，包括基于電力線載波通信的方式從服務器端對配電端的用電數(shù)據(jù)進行采集，得到用電量；

所述用電數(shù)據(jù)特征量提取與保存過程，包括提取返回的用電數(shù)據(jù)的相應用電數(shù)據(jù)特征量并量化后保存；所述用電數(shù)據(jù)特征量包括用電數(shù)據(jù)的采集地點和采集時刻相應的時間相關(guān)特征量和環(huán)境相關(guān)特征量；所述時間相關(guān)特征量包括采集時刻所在日期、星期及季節(jié)，所述環(huán)境相關(guān)特征量包括溫度、降雨量及天氣情況；

所述讀取當前采集時刻用電數(shù)據(jù)過程，包括提取針對當前采集時刻進行數(shù)據(jù)采集的結(jié)果；

所述于K-means聚類分析的異常數(shù)據(jù)判別過程，包括以下步驟，