应用电力数据模型助力智慧城市建设

应用电力数据模型助力智慧城市建设

孙 红 1

1国网黑龙江省电力有限公司鸡西供电公司 158100

2辽宁工程技术大学 124010

3国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司 124010

摘 要：电力大数据及信息是政府宏观调控治理、企业经营决策、用户经济安全用电的重要参考依据，随着电力物联网建设的逐步加快，电力系统拥有大量有关用户行为、停电信息、设备状态、交互信息等方面数据信息，这些电力数据信息的实时性、互动性以及智能化水平将不断提高，其价值挖掘将迎来新的发展理念，以数据信息驱动电网增值业务、服务社会发展的新思路、新做法亟待探索，因此，在电网公司提供的普遍服务、基本服务、优质服务的基础上，提出电力大数据挖掘助力智慧型城市建设项目思路。

关键词：数据中台；智慧城市；能源互联网；电力物联网

1 引言

当前，大数据作为21世纪的“石油”，将是新世纪的爆点。电力行业作为传统的大型央企，积累了海量的数据信息。国家电网公司提出“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”的战略目标，部署了“一体四翼”的总体布局，探索企业转型发展的新思路。电力企业具有社会性、公益性和服务性的特点，承担着重要的经济责任、政治责任和社会责任。电力企业面对市场、面对客户、面对竞争更需要服务能力的增大、增强，要深入结合能源革命和数字革命相融并进大趋势，紧扣新发展理念，加快数字化转型发展。基于企业数据中台，深化数据应用，拓展服务范围，通过互联网+、科技+，深入研究业务转型、管理转型，强化与政企交流合作，拓展数据应用服务渠道，为服务社会民生的多因素联合分析创造条件，为助力智慧型城市发展建设做出积极贡献。

2 电力大数据联动助推智慧型城市建设

电力数据服务社会的需求极大，拓展电力大数据挖掘，拓展服务终端，服务民生、优化营商环境、树立电力企业服务社会的良好形象。

2.1 探索智慧型城市建设发展新路

数字化转型对电力企业而言，不仅意味着技术创新应用，还包括文化理念、管理模式、业务模式、商业模式、治理形态的深刻变革。以政府开展智慧城市建设为契机，在信息交互愿景方面达成一致，共同探讨各方数据融合的可能性，为电力大数据拓展应用探索更广阔的空间。统计局、环保局等部门对电力大数据有极强的合作愿望。电力企业不同于其他企业，不用担心用户流失，考虑用户黏性，只安心于提供安全可靠的供电能力。长久以来电力数据只服务于电力生产工作，在此过程中，积累了大量的数据，其颗粒度好、延续性强、覆盖面广的特点，是其他企业所望尘莫及的。

传统的电企工作，使用户对电力企业的依赖性仅限于“我付钱，你供电”相对窄小的领域。如果转变思路，借助互联网思维，利用电力企业天然的优势，深挖数据潜力，提高数据实用能力，改变用户对电力企业传统的依赖性。使得用户在日常生活活动领域，也同样依赖电力企业数据，将促进电力企业转型，做到数据驱动，迎合未来发展变化趋势。

如电表采集数据可精确到每小时，那么用户行为分析就可以分析每天早晚作息习惯，精确到夏天是否开空调，从而判断未安装空调的潜在人群，进行广告的精准投放。判断出租房占有率、小区房屋空置率、地区商业活力指数等等，这些数据与民众生活紧密相连，能够激发民众对电力数据计算带来生活变化的依赖性。随着数据的持续深耕，加入越来越多的实用性数据指标，电力数据的潜力将被极大地激发出来。社会对电力数据的依赖范围和程度都将不断增强，数据增值潜力浮上水面，其经济效益和社会效益将无可估量。

2.2 建立电力大数据应用分析平台

利用企业数据中台，打造电力大数据应用分析平台，借助平台的多样化数据产品，可构筑电力数据商业化运营生态圈。例如构建“区域商业活跃指数”，投放到电力APP上，通过指标趋势，让经商者更准确地做出判断。既可适当收费，又可提高电力app用户日活度，从而为企业聚集活跃流量。“小区消费指数”可通过数据计算出家庭收入较高的小区，结合新能源汽车登记信息，可作为充电桩部署依据。以此为媒介将数据获取模式从用户电表延伸到手机移动设备，将使用户刻画数据多元化，对平台服务社会大众产生增益效果。

目前可计算出小区空置率，抓取人口流动指数，在接入房产中心数据后，还可以精准判断出租率和二手房买卖比率。其中，房屋出租可定位到户，可协助派出所掌握流动人口，结合空置率判断。此举使派出所掌握片区流动人口信息和结构周期，由平均3年大幅缩短至2个月。不仅节省人力，而且更加精准，大大提高了民警工作效率，对维护社会安全稳定产生积极的促进作用。

在用户行为分析上，能够判断候鸟型人口，区分出打工人口和旅游度假人口，甚至可以判断用户家庭是否有空调。对特定人口可进行定点的信息管理，比如广告投放、出行提醒等等。未来在足够体量和足够细致的数据上，能够判断居民生活习惯，随着不断丰富的数据和模型，电力数据将不断构建有影响力的生态圈。

2.3 应用互联网构筑电力数据生态圈

在电力物联网建设中国家电网公司不断加大硬件投资力度，提升硬件水平；另一方面物联网应用广泛且社会需求非常巨大，在这两者中间的是“应用互联”，如何把硬件条件和社会需求链接起来，促进物联网构想的落地，是目前最重要的事情。该平台能够起到中间连接的作用，通过实际应用有效连接物联网硬件端与社会需求端。具有实用性、拓展性，为电力物联网的应用实操的基础中间件，能够做到电力物联网的应用场景落地，并以此为平台有效聚集多方数据，壮大平台服务社会的功能。

以平台价值为吸引点，吸引更多的外部数据加入，会产生强大的聚集效应。实现社会多部门多产业的数据融合，有利于最终成长为超级数据平台。

互联网企业思维就是构建一个稳固牢靠的生态圈，不会只靠单一产品把企业做大到足够量级，而生态圈的建立是要看企业能提供什么产品，并围绕该产品不断吸引新的资源来创造新的需求。再通过新需求来扩展更大的资源吸引，构建一个完整的企业生态圈，循环往复，不断壮大。电力企业的产品是提供用电保障，我们依靠电力大数据所构建的平台，向社会提供所需要的数据指数，借此吸引多方合作，使得更多的数据加入，拥有更多元化的数据，从而为提供更多的社会应用场景打下基础。平台所提供的数据产品也为企业提供了数据增值能力，打造出电力企业的数字生态圈。

3 电力大数据模型的主要做法

3.1 调取数据观察特性

调出最近3年的每月每户用电量信息，数据颗粒度为户/日，进行数据特点的分析，找寻规律，探索解决方法。用适量数据以及适中颗粒度能够高效地跑出数据思路和模型，从中不断总结经验，以便日后条件成熟时移植到更高颗粒度、更大体量的电力数据上进行大规模计算。

3.2 测试模型和算法

在单机验证代码的可用性和准确性，摸索多维度数据较差分析结果，进行不断筛选和验证，反复推演算法模型，最终将系统推到运监大厅大屏幕做成交互式展示系统，助力专业分析人员日常分析工作。目前已经迭代到2.0版。

经过对数据规律的举一反三，总结发现，有更多的项目分支需要通过提高数据颗粒度来实现，所以平台的拓展性要考虑全面。经研究，该平台可搭建server版，借助云数据库实现网络化运行，可在Windows和Linux系统中运行，兼容热门的企业数据源，如 Cloudera Hadoop、Oracle、AWS Redshift、多维数据集、Teradata、Microsoft SQL Server 等。借助Web 数据连接器和 API，可以访问数百种其他数据源。

该系统可接入Python编程语言，在未来更广阔的应用需求中，可以应用AI人工智能算法，增强数据分析能力。

模块化设计，网络分组工作方式，可使得全网数据分析师不断对系统进行优化和功能增强，促使平台不断的自我迭代。将算力交给云端，将数据管理交给数据库，通过命令调用，用函数算法计算直接得出可视化图形结果，并可以将结果投送到用户手机屏幕上，拥有更多分析方向和更多展示空间。

3.3 搭建展示平台

将制作成的系统，调节交互性，运行程序代码后，使其投放在运营监测大厅的16块80cm见方所组成的大屏幕上。展示界面友好、多元，展示功能强大。接入后台数据库，达到数据的实时交互运行，依靠其对外展示窗口，向外界展示电力企业数据应用分析的强大性和实用性。打造智能数据驱动的崭新企业形象。利用互联网办的大厅展示屏，在其服务器上架设Tableau单机版，安装MySQL和AmazonODBC，确保在服务器上调用数据链接通畅。

图1 大屏幕展示平台效果

同时安装一台工作站做数据测试机，并安装TableauPrep搭建数据整理环境。测试网络管理站点，设置数据提取权限。测试与省网数据的联通性，布置网络安全管理，同时测试离线数据包导入性能，做平台数据运行安全的双重准备。

完成“数据整理—数据调用—模型测试—应用展示”全流程环境，为工作打好硬件基础。

3.4 调用数据并整理

申请调用数据，导出Excel表格，在测试工作站中单机运行。提交所需字段，主要有“变压器坐标”“用户号”“用户每月用电量”“台区编号”“用电类别”“计量箱编号”“用户名称”等等，再加上用户开户日期和注销日期，用来判断测试期内用户为“不活跃”还是“注销”。并利用TableauPrep进行数据清洗，并将多个数据表合成一个，方便在Tableau中调用。主要分为用电量数据表和变压器坐标数据表。

3.5 构建数据地图

以地图结构做底层架构的模式，符合视觉逻辑习惯，人员与数据交互方式更加直观，可以帮助分析人员将见解转化为行动，减少分析时间，并改变行为模式。首先将坐标表与用户用电信息表进行关联，再导入Tableau地图中，根据每个台区变所关联的用户数量不同、用电量不同，将台区变的原点大小用“户均用电量”表达，将总用电量大小用颜色表达，这样可通过不同点的大小判断该台区变户均用电量差距，同

图2 展示平台显示数据地图

时通过颜色判断台区变的总电量。鼠
标悬浮于台区变坐标上时，可弹出详细信息，如想查看该区基本信息，可对数据进行下钻，选择查看“完整数据”，对于分析非常高效便捷。

3 .6构建分析图表。根据当地生活习惯，将台区变分组，也就是用户按小区分组。将数据计算关联到组，制作用电量对比图

图3 电量对比分析图表

上区是小区总用电量，下区为小区户均用电量，在参数选择上设置“用电类别”和用电时间，在平均用电量区域计算所有小区的平均值，用红色虚线表示，直观观察各小区不同用电类别下，户均用电量对比。同时可在时间轴上观察指标变化趋势。总用电量可判断区域的人口密度情况。

可以看出，在拥有大数据以后，可以根据需要设计出很多分析工具，不同工具和参数结合使用，会在不同的分析方向得到结果，视觉分析在数据领域方便直观，数据可视化分析平台潜力巨大。

3.7建立交互式分析系统

该平台重要特点就是，数据是死的，但构建方法是灵活的，开创思路，通过不断增加、优化算法达到分析多元化，深度挖掘数据内涵。在多参数指标相互参考借鉴分析数据的过程中，工具以及视图的交互性，很大程度上决定了分析效率和准确性。因此在设计的过程中，要注重使用和分析的交互便捷性。

在展示面板中，融合了用电量地图、用电量分布图、异动\活跃率象限图，以及用户用电量表等，表与图、图与图直接均设置参数关联，根据操作需求设置调节方式。做到在展示板多图中，调节一项，所有图表同时反馈计算结果。可以看到不同时间段、不同用电类别甚至不同小区的数据分布和变化趋势，也可按用户号精准查找分析。从基因上将平台构建成为一个易用性很强的数据工具分析平台，未来接入数据种类越多，平台的实用性越强，让分析人员的精力能全部集中在异动原因查找，远离繁复机械的操作工作。

3.8建立与外界合作机制

3.8.1大数据中蕴含着与政府合作的机会

在上述案例中还可同时通过算法判断，可得出小区空置用户，联合政府部门，得到房产中心的产权变更数据，与用电变化数据进行比对，符合算法条件的将自动提出。这样就可以判断得出哪些是房屋买卖，哪些是房屋出租。同时得到某特定小区的房屋交易活跃度指数、房屋出租活跃度指数等，并将出租房屋信息提报政府公安部门，由公安部门根据需要进行确认登记管理，提高公安部门掌握流动人口的工作效率，由数据驱动促进社会稳定。

在针对高排放企业用户的分析中，与环保部门对接，将其治污设备安装电表，学习企业生产能耗与治污能耗直接的电力数据关联关系，设计分析模型，达到24小时监督企业排污状况，实现“双碳”目标，服务地区环境治理，为政府宏观调控等提供重要依据。

3.8.2与其他企业合作的机会

将企业变电站以及线路塔杆的坐标数据和信息导入系统，可以在地图中看到不同电压等级的杆塔分布，服务于通信运营商开展5G建设合作项目，电力企业杆塔分布特点与5G基站要求重合度高，通过平台大数据，可将目标锁定到杆、站，平台可直观体现每个杆塔、场站的具体数据，结合地形图，甚至可以很方便观察周围的地形地貌，方便参考，极大提高了双方合作效率。

图4 平台展示电力杆塔和5G基站坐标点

3.8.3通过建立公众号和电力APP建立与用户的互动联系

建立本地电力企业公众号，通过将分析结果和实用参数发布到公众号中，增进客户的日活跃度。也可将数据分析图表通过微信小程序进行推广，设置交互性和数据的穿透性，增强数据分析工具的便民性和实用性，向社会展示电力企业更全面的服务社会能力。通过移动互联网沟通，不断了解用户需求，贴近用户生活，服务民生。

4 总结

该项目以Tableau系统为平台，采用实时数据调用技术、外界数据包接入，利用所设计的数据算法模型，对电力数据进行深度挖掘。可协同多个政府部门、企事业单位，促进数据共享，盘活电力企业资产。将看似毫不相干、枯燥单调的数据，通过可视化建图的方式，呈现出其内部的相关性，刻画用户用电行为，描述多种信息，将用户用电数据分析实用化。同时构建以电力数据为主体、多种数据融合，可视化分析的大数据平台。大幅提高社会劳动生产效率，优化营商环境、加速城市智能化发展，打造电力物联网生态圈，

更好地服务企业、服务大众、服务社会。

参考文献

[1] 电子工业出版社 触手可及的大数据分析工具Tableau案例集 2015.09

[2] 中国电力出版社 云计算与物联网技术在电力系统中的应用 2013.10

[3] 中国人民大学出版社 互联网下半场 2017.09

[4] 机械工业出版社 Tableau数据可视化实战 2012.06

[5] 中国电力出版社 数说电网运营 2015.04

作者简介：

孙红，出生于1975年4月11日，女，籍贯：辽宁，研究生学历，高级工程师/高级技师，从事电力系统调度自动化专业。E－mail：jixi_sunhong@163.com。

孙楷镝，出生于2002年8月18日，男，籍贯：辽宁，本科在读，所学专业：电气工程及其自动化

刘秀丽，出生于1975年1月25日，女，籍贯：辽宁，本科学历，副高/高级技师，从事电力系统调度自动化专业。E-mail:pjgdlxl@163.com