[发明专利]基于聚类算法对异常事件分析评价电能表整体状态的方法

权利要求书

1.一种基于聚类算法对异常事件分析评价电能表整体状态的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对用户的采集数据进行清理，排除由于采集装置异常而突然产生很大数据的样本点；排除营销系统正在走拆表、换表流程的用户；检查用户档案信息中，电能表的计量方式与额定电压、接线方式是否一致，排除用户档案录入错误的问题；

(2)针对专变用户统计分析时间段内发生过压、过流、电能表时钟不对、电能表电压欠压、电能表温度过高、电能表开表盖、电能表开端钮盖、负荷持续越上限、电能表飞走、电能表停走、电压逆相序、电流逆相序、潮流反向、电压三相不平衡和电流三相不平衡异常事件的电能表信息；针对低压用户统计分析时间段内电能表时钟不对、电能表电压欠压、电能表温度过高、电能表开表盖、电能表飞走、电能表停走、潮流反向异常事件的电能表信息；分析时间周期包括月、季、半年和年；

（3）采用聚类k-means算法，分析判断电能表当前处于正常状态、观察状态、预警状态和告警状态四个状态中哪一类状态，步骤如下：

1）影响电能表运行当前运行状态的异常当为四个等级，每个等级对应不同的权值，具体如下：

a)I级包括等级为严重的过压、等级为严重的过流、等级为严重的电能表时钟不对、电能表电压欠压、电能表温度过高、电能表开表盖、等级为严重的负荷持续越上限、电能表飞走、电能表停走、等级为严重的电流三相不平衡、等级为严重的电压三相不平衡、等级为严重的功率因数偏低、电能表费率参数异常、潮流反向、电流逆相序和电压逆相序，I级权值等于K₁；

b)II级包括等级为重要的过压、等级为重要的过流、等级为重要的电能表时钟不对、电能表开端钮盖、等级为重要的负荷持续越上限、等级为重要的功率因数偏低、等级为重要的电流三相不平衡、等级为重要的电压三相不平衡，II级权值等于K₂；

c）III级包括等级为较重要的过压、等级为较重要的过流、等级为较重要的电能表时钟不对、等级为较重要的负荷持续越上限、等级为较重要的功率因数偏低、等级为较重要的电流三相不平衡、等级为较重要的电压三相不平衡，III级权值等于K₃；

d)IV级为不在告警、预警和观察状态范围内的异常，IV级权值等于K₄；

e)异常事件的等级根据系统设定的阈值和事件持续发生时间分为四类，包括严重、重要、较重要和一般；

2）如果一个电能表在同一级中存在多个异常，则这个电能表的在这个等级的权值等于这个等级中的每个异常权值之和。计算公式如下：

（i为正整数，n=1,2,3,4）

其中，m_i表示每个电能表分别在I、II、III、IV级异常的权值之和，S_i表示某个等级异常对应的权值之和。

（i为正整数，n=1,2,3,4）

其中，a_i表某个电能表对应异常等级权值之和；k_i表示是系统根据计量装置类别、电压等级设定的调整系数，将发生异常的电能表通过上述权值计算生成权值判断矩阵；

3）首先对矩阵内电能表的状态数据进行标量的规格化，按以下公式进行[0,1]规格化：

ai′=ai-min(ai)max(ai)-min(ai)]]>

其中max(a_i)和min(a_i)表示所有元素项中第i个属性的权值最大值和权值最小值；

4）根据欧几里得距离的定义公式：

d(X,Y)=(x1-y1)2+(x2-y2)2+...+(xn-yn)2]]>

根据电能表的权值范围，按取平均值规则抽取四个电能表的值作为四个簇的种子，通过欧几里得距离的定义计算所有电能表分别对四个中心点的相异度；

5）采用k-means算法进行聚类，由于将电能表的状态划为4个状态，所以设k=4，将发生异常的电能表分成正常、观察、预警和告警四类状态；

（4）检查在分析时间段内，营销系统中现场检查和计量故障流程信息，并对统计信息进行分类；

（5）采用聚类算法的分析结果，结合营销系统中现场检查和计量故障换表信息，计量在线监测系统从生产厂商、批次号、软硬件版本、计量装置重要性、电压等级和供电单位等不同维度统计不同状态的电能表数量在群体电能表中的分布，并对分布结果是评价，对预警或告警数量占比较大的群体，查明问题原因，评估是否存在群体性问题或缺陷。