基于海量數(shù)據(jù)的電網(wǎng)需求側(cè)用戶行為分析研究

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1、2016年第1期上海電力5基于海量數(shù)據(jù)的電網(wǎng)需求側(cè)用戶行為分析研究瞿海妮，張鵬飛，凌平，黃興德，賀向南，甘信軍，盛文博(1．國網(wǎng)上海市電力公司電力科學研究院，上海200437；2．復旦大學數(shù)學學院，上海200437)摘要：本文基于上海地區(qū)居民與工商業(yè)用戶的海量用電數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)多維屬性，采用局部線性插值法進行了異常值處理；結合數(shù)理統(tǒng)計、聚類等數(shù)據(jù)挖掘方法，開展了用戶行為的特征分析，發(fā)掘了行業(yè)問的關聯(lián)關系，為進一步指導用戶個性化智能用電，提高電網(wǎng)需求側(cè)能效管理水平具有建設性意義。關鍵詞：大數(shù)據(jù)；電網(wǎng)；需求側(cè)；用戶行為中圖分類號：TM714文獻標志碼：A

2、近2年的用電數(shù)據(jù)，基于Hadoop開源分布式平0引言臺，結合多種數(shù)據(jù)挖掘算法，開展了用戶行為的特隨著電力工業(yè)與信息化的深度融合，以及智征分析，提出了行業(yè)“加班”指數(shù)、居民“絕對用能電網(wǎng)、智能家居、智能樓宇、智能園區(qū)的全面發(fā)電”指數(shù)、居民“冬夏敏感”指數(shù)等評價指標，對用展，各類與生產(chǎn)自動化和智能化相關的實時監(jiān)控電行為相近的行業(yè)聚類形成行業(yè)社團，對挖掘用數(shù)據(jù)及各種用電信息的實時采集數(shù)據(jù)，乃至地理戶類型起到重要作用，為未來電力公司針對不同信息數(shù)據(jù)大量產(chǎn)生。數(shù)據(jù)類型越來越多，數(shù)據(jù)的類型用戶，開展不同策略的電網(wǎng)需求側(cè)能效管理，精細化程度越來越高，電力信息數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

3、爆炸式探索智能電網(wǎng)新商業(yè)模式提供研究基礎。增長趨勢。毋庸置疑，電力行業(yè)的大數(shù)據(jù)時代已1電網(wǎng)需求側(cè)用戶行為分析研究框圖經(jīng)到來。電網(wǎng)需求側(cè)數(shù)據(jù)包含著大量用戶用電行為的本文提出的電網(wǎng)需求側(cè)用戶行為分析研究框內(nèi)在規(guī)律和衍生信息，通過大數(shù)據(jù)技術，將海量的圖如圖1所示，主要按照數(shù)據(jù)采集、存儲、分析和電力需求側(cè)數(shù)據(jù)信息進行收集、處理、分析，對行服務的邏輯順序開展。數(shù)據(jù)采集主要是對需求側(cè)業(yè)、地區(qū)、人群等各類主體的電力供需特征予以跟的居民及工商業(yè)用戶的用電量、功率等用電數(shù)據(jù)蹤分析、推送展示、實時預測、及時預警，提供用戶進行采集；這些來自不同設備、不同地點的數(shù)據(jù)在分類及個

4、性化服務、電力生產(chǎn)調(diào)度服務、電價制Hadoop平臺上實現(xiàn)分布式海量存儲與索引，完成定、用電服務指導及相關增值服務，有助于提升電多變量、多維度的數(shù)據(jù)存儲與管理；隨后采用時間力企業(yè)的精細化運營管理和需求側(cè)管理水平。序列分析、聚類等數(shù)據(jù)挖掘算法，對用電數(shù)據(jù)建模本文就上海近百萬戶居民及所有工商業(yè)用戶分析，指導用戶用電行為特征的刻畫，服務智能化一_-{數(shù)據(jù)源卜--I數(shù)據(jù)采集F-l數(shù)據(jù)存儲_●一一數(shù)據(jù)挖掘分析用戶購電量lI智能電表l光纖通信}數(shù)據(jù)壓縮l傳統(tǒng)分析技術l新變裝更、電新數(shù)增據(jù)及JIl無線采集系統(tǒng)I無線通信對ll數(shù)據(jù)消冗l云計算處理技術l用電設備及類型l-

5、7'l抄表計費．一1I雙瑤傳“柳lr一l云存儲1、J95598客戶l問卷調(diào)查l41,’-t分析結果·一服務數(shù)據(jù)l查詢檔案l國家政策l1電價指導意見ll客戶檔案資料l視頻收集等lI經(jīng)濟發(fā)展形勢l存入存儲系統(tǒng)l需求側(cè)用電控制Il—其外他部因環(huán)素境卜__l’反饋l電刀，土廣廈I圖1電網(wǎng)需求側(cè)用戶行為分析研究框圖?6上海電力2016年第1期個性化的需求側(cè)管理。按日均用電量分為異常用電(疑似偷漏電)、低耗電、普通和高耗電用戶四類。另一方面，從每戶居2海量用電數(shù)據(jù)的獲取與預處理民的用電特征曲線人手，先將某區(qū)域內(nèi)所有居民隨著智能電網(wǎng)建設的加快推進，目前上海市分為異常

6、、正常兩類。而后對于正常用戶再按照居民的用電信息采集覆蓋率已近97％，工商業(yè)用冬夏敏感指數(shù)將居民分為溫度不敏感、普通和溫戶的用電信息采集覆蓋率也已實現(xiàn)了100％。正度敏感三類。在加快建設的用電信息采集系統(tǒng)，每日可對居民3．1“絕對用電”指數(shù)及容量為5O～100kVA的中小用戶自動采集其電對于每個區(qū)域內(nèi)的每戶居民，首先計算其在量值；1996年開始建設的負荷控制系統(tǒng)，對電壓538天內(nèi)的平均日用電量。然后，對于所有居民等級為35kV及以上，容量為100kVA以上的工計算平均日用電量在此區(qū)域內(nèi)的中位數(shù)，這即為商業(yè)用戶，每13采集其電量及每15分鐘的功率、絕對用

7、電指數(shù)，將其記為Indexl。根據(jù)絕對用電電壓、電流等電能數(shù)據(jù)。指數(shù)，可將每個區(qū)域劃為異常用電(疑似偷漏本文收集的用電數(shù)據(jù)涵蓋上海所有市轄區(qū)的電)、低耗電、高耗電及普通用戶四類。表1列出80萬戶居民及所有工商業(yè)用戶(占全上海市電力了每個區(qū)域的絕對用電指數(shù)以及劃分后的每類居用戶總數(shù)的近15％)，時間跨度為最近2年。主民總數(shù)。要關注的數(shù)據(jù)類型包括每日居民用電量、每日工表1絕對用電指數(shù)及各類型用戶數(shù)商業(yè)企業(yè)用電量、每15分鐘功率等。區(qū)域-為解決用戶數(shù)分布不均衡、用戶數(shù)目偏少、采集頻度較低、存在奇異點以及維度缺失等數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，本文對日用電量大于該用戶平均日用

8、電量100倍的點，將其視為異常值，選出這些異常值刪去并以局部線性插值補全數(shù)據(jù)。此方法的優(yōu)勢低耗