基于用电规律的污染企业违规生产监控方法分析

刘细凤

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：在雾霾严重时期，部分地方政fu会要求污染企业采取关停措施，以减少污染物的排放。但某些污染企业为追求经济利益，在被要求关停期间仍然违规生产，由于其生产行为具有较高的隐蔽性，环保部门难以判定其是否在存在违规生产行为，同时也无法准确掌握违规生产企业的生产时段，这严重阻碍了环保督查工作的开展。本文针对上述问题，给出了种污染企业违规生产监控方法。该方法基于污染企业的日用电量与日用电大负荷，实现了对污染企业违规生产行为的研判。另外，该方法还基于污染企业的用电负荷数据，实现了对污染企业生产时段的分类。该方法为相关部门准确的掌握污染企业的生产规律提供了有效的技术手段。本文利用污染企业的用电负荷历史数据对该方法进行了验证，结果表明该方法有效可行。

关键词：雾霾；污染企业；用电规律；违规生产；监控方法

0引言

近年来，我中东部地区冬季雾霾频发，这对人体健康和交通运输造成了极为不利的影响。研究表明，污染企业的排放物是导致雾霾形成的主要因素之，为减轻雾霾程度，多地政fu在雾霾严重时期均对污染企业采取了关停措施。但有部分污染企业为追求经济利益，在收到停产通知后，仍采用隐蔽的方式进行违规生产。由于在雾霾高发区域污染企业数量较多且其生产活动隐蔽性高，这给相关部门的环保督查工作造成了很大困难。

污染企业的用电规律可以较为直观的反映其生产行为。目前，用电信息采集系统已经实现了对电压、电流、用电量等信息的采集与存储，这为掌握污染企业的用电规律提供了数据基础。本文基于污染企业的用电规律，提出了种污染企业生产行为监控方法，通过该方法不但可以判断污染企业生是否违规生产，还能掌握其具体生产时间段，这为相关部门的环保督查工作提供了有力支撑。

1关停污染企业违规生产研判

当污染企业被关停时，其用电量明显低于正常生产期间的用电量。根据该规律，本文基于污染企业的日用电量与日用电量设定阈值定义其用电量系数如（1）式所示。

（1）式中，E_d为该污染企业在被要求关停期间某天的用电量；Eset为日用电量设定阈值，其定义如（2）式所示。

Eset=aEavg

（2）式中，Eavg为某污染企业在正常生产期间的日均用电量，其计算方法如（3）式所示；a为取值范围为（0,1）的常数，其取值越小则用电量系数k越大。

（3）式中为正常生产期间该污染企业在统计周期内第天的用电量，为统计周期的天数，般统计周期取30天。

当污染企业在被关停期间某天的用电量系数k满足（4）式时，即其当天的用电量超过设定阈值E 时，则判定其违规生产，且k值越大则说明该污染企业违规生产的可能性越大。

K> 1

在被关停期间，有些污染企业的日用电量虽然不大，但其在短时间的用电负荷仍然较大，如图1所示，显然此时只采用（4）式来判断其是否违规生产已经不够合理。

图1 某污染企业日负荷曲线

为避免上述现象，基于污染企业的日用电大负荷与用电负荷设定阈值定义其用电负荷系数I，如（5）式所示。

（5）式中，Pm为该污染企业在被要求关停期间某天的用电负荷zui大值；Pset为用电负荷设定阈值，其定义如（6）式所示。

Pset=ßPmax

（6）式中，Pmax为某污染企业在正常生产期间的zui大用电负荷，其计算方法如（7）式所示；ß为取值范围为（0,1）的常数，其取值越小则用电负荷系数I 越大。

Pmax=max（P₁，P₂ ，…P_N）

（7）式中，P_i为正常生产期间该污染企业在统计周期内第1天的zui大用电负荷；P₂为正常生产期间该污染企业在统计周期内第2天的zui大用电负荷；P_N为正常生产期间该污染企业在统计周期内第N天的大用电负荷，般统计周期取30天。

当污染企业在被关停期间某天的用电负荷系数l满足（8）式时，即其当天的大用电负荷超过设定阈值Pset时，则判定其违规生产，且l值越大则说明该污染企业违规生产的可能性越大。

l＞1

在被关停期间，有些污染企业的用电负荷虽然较低，但其生产时间长导致日用电量仍然较大，如图 2所示，显然此时只采用（8）式来判断其是否违规生产已经不够合理。

图2某污染企业日负荷曲线

综上所述，本文将（4）式与（8）式相结合，来判断污染企业是否在被关停期间违规生产，即当某污染企业在某日的用电量系数K与用电负荷系数L满足（9）式时，则判定该污染企业在当日违规生产。

K＞1或l＞1

2生产时段类型分析

本节根据违规生产污染企业的用电负荷特征将其生产时段类型分为白天生产型、夜间生产型以及不确定型三类，以便于相关部门更为准确的掌握污染企业的违规生产规律。

定义尹为违规生产污染企业的昼夜用电量比值，如（10）所示，

（10）式中，P_i为用电信息采集系统在白天第i个采集时刻所采集的某污染企业用电负荷值；P_j为用电信息采集系统在夜间第j个采集时刻所采集的该污染企业用电负荷值；N_d为用电信息采集系统在白天采集用电负荷的次数；N_n为用电信息采集系统在夜间采集用电负荷的次数。般情况下用电信息采集系统在每个整点时刻采集次用电负荷，即每天采集24次用电负荷。本文将6时30分-17时30分之间定义为白天，其余时间段定义为夜间，因此，N为11，N值为13。

当求得某违规生产污染企业的昼夜用电量比值P后，可根据表1确定该污染企业的生产时段类型。

表1生产时段类型划分

白天生产型污染企业的大部分用电量发生在白天，即其违规生产行为大部分发生在白天。夜间生产型污染企业则相反，其违规生产行为大部分发生在夜间。不确定型污染企业的违规生产行为在白天和夜间均有定比例，且相差不明显。3种类型污染企业的典型日负荷曲线如图3-5所示。

3具体流程

本文所提出的污染企业违规生产监控方法具体流程如图6所示。

图3 白天生产型污染企业典型日负荷曲线

图4 夜间生产型污染企业典型日负荷曲线

图5 不确定污染企业典型日负荷曲线

图6流程图

4方法验证

本文用以往核查出的违规生产污染企业的历史数据对本方法进行验证（a均取0• 2），结果表明本方法的准确率可达86％以上，可见本方法有效可行，具有推广应用价值。

造成本方法有定误判率的主要原因是：某些污染企业关停后，仍会存在部分生活用电，从而造成本方法将其误判为违规产品。

5 安科瑞环保用电监管云平台介绍

5.1 概述

家推进打赢蓝天保卫战，打好碧水保卫战，打胜净土保卫战，加快生态环境保护、建设美丽中，各省市结合物联网和大数据政策，也相继颁布有关污染治理设施用电监管平台等相关政策。针对企业内的环保设施、设备运行状况作出检测控制，发挥环保设备的作用，提高使用效率，并为政fu部门能够动态掌握治污治理执行情况和异常预警提供支持，安科瑞凭借监控领域里多年的技术力量和丰富经验，创新研发了Acrel-3000环保设施用电监管云平台，依托快速发展的物联网技术、电力参数传感技术，实时采集企业总用电、工艺生产设备用电、污染治理设施设备用电等数据，通过设施运行停车分析、越限分析、停/限产分析、工艺关联分析等，及时发现环保治理设施、设备等未开启、空转、减速、降频以及异常关闭等未正常工作的情况；同时，通过数据分析，还可以实时监控限产和停产整治企业运行状态。

5.2 平台结构

5.3 平台主要功能

5.3.1平台登录

在浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。

5.3.2平台页

平台页显示企业概况，用电统计，产污设施运行柱状图，治污设施运行柱状图，如图所示：

企业概况

显示接入的企业数，设备数和监测点位数，治污设备的当前运行状况和停产限产的异常状况等信息。

用电统计

以曲线图的方式展示企业昨日和今日用电情况。

产污设施运行柱状图

显示昨日和今日产污设施按小时运行数的柱状图。

治污设施运行柱状图

显示昨日和今日治污设施按小时运行数的柱状图。 

5.3.3 实时监控

采集现场用电信号，可以查看企业、车间设备、监测点各级的统计情况，包括生产状态、设备状态、电流、电压、用电、功率等，默认显示昨日/今日曲线，可选择具体的时间并生成曲线，其中用电和功率曲线中包含设置的设备启停阀值，企业整体用电中显示企业停产的阈值。

根据设置的启停阈值，判断生产时间和治污设施运行时间是否吻合，与停产限产计划是否有时间冲突，如图所示：

5.3.4异常实时报警

通过关联分析、超限分析、启停时间分析，及时发现环保治理设备未开启、异常关闭及减速、空转、降频等异常情况，同时通过数据分析还可以实时监控限产和停产企业整治企业运行状态，如图所示：

5.3.5统计分析

产污分析

统计企业/行业在某个时间段内的产污数量。

减产减排分析

统计企业在污染日、非污染日的负荷对比，以小时为单位展示功率曲线。

企业用电监控

可查询企业/行业的日功率曲线，默认是今日/昨日对比，可选择对比的日期。能耗报

表统计企业/行业在某个时间段内的用电量，可按日/月/年进行统计和分析。

5.3.6移动端APP

环保用电监管云平台支持Android、ios系统APP，方便用进行行业/企业查询、报警、

故障查询，实时监控数据查询，分闸操作，探测器详细信息查询等功能。

5.4产品选型

6 结语

本文基于污染企业的用电规律，提出了种污染企业违规生产监控方法。通过该方法不但可以判断企业出污染企业是否违规生产行为，而且还能给出违规生产污染企业的生产时段。本文利用历史数据对本算法进行了验证，结果表明该方法有效可行，可为相关部门的环保督查工作提供有力支撑。接下来，将根据实际应用效果，对该方法进行改进，以进步提升其准确性和实用性。

【参考文献】

• 甄泉，方治，王雅晴，等.雾霾空气中细菌特征及对健康的潜在影响[J].生态学报，2019,39（06）：1-11.
• 王立斌，王雨帆，马浩，张晶，康之增，李杰琳，李梦宇．种基于用电规律的污染企业违规生产监控方法．电力大数据，2019.
• 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版.

作者介绍：刘细凤，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事工业绝缘监测的研发与应用。