基于變電站自動化信息的遠程數據挖掘系統研究

檀 佳

（廣東電網公司珠海供電局，廣東 珠海519000）

0 引言

隨著電網的發展，電網調度對自動化信息的依賴度越來越強，自動化設備運行維護關系到整個電網的安全可靠運行。目前，對自動化信息的運維管理主要從定期巡檢和故障消缺兩方面著手。而在自動化設備故障消缺方面，自動化員多是根據現場故障，結合專業知識和工作經驗進行故障排查，這對自動化員的專業能力和工作經驗提出了很高的要求。缺乏故障診斷的輔助手段，不利于設備的運行維護，也不利于專業的發展和人員的培養，故考慮建立一套基于數據挖掘技術的電力系統故障診斷專家系統，利用數據挖掘技術對海量的歷史故障信息進行分析處理，得到設備故障和隱患的診斷依據，為自動化設備乃至全網設備的運行維護管理提供幫助。

1 數據源

要實現對變電站告警信息的數據挖掘，需要通過主站側的數據分析服務器建立一個數據倉庫。數據倉庫構建的基礎是數據信息的采集，包括本地區所有變電站的原始告警信息、設備臺賬信息、歷史的設備故障消缺記錄、作業表單等。設備臺賬和歷史的設備故障消缺記錄可分別從已有的設備管理系統中導入。

相比于調度自動化告警信息，變電站自動化系統的告警信息更為完整和詳細，更有利于故障診斷專家系統的建立。但目前地區的變電站后臺監控系統多是采用已開發的專用電力系統數據庫或商用數據庫，且依賴于各自的子系統獨立開發，難以實現數據的共享。來自不同變電站監控系統的歷史告警數據具有不同的數據格式，因此要對變電站海量數據進行采集，首先要將各變電站自動化系統的歷史告警信息統一為一個整體，對各變電站不同廠家的自動化系統數據庫平臺實現數據接口和數據格式轉換，從而統一獲取這些異構數據。

而變電站分布廣、信息多，變電站自動化告警信息的采集又需要利用遠程連接技術。目前本地區已建有帶寬為2M的遠程維護通道，通過遠程桌面登陸的方式，可登陸到當地監控后臺桌面，實現局端對變電站端的遠程維護。利用這一遠程數據庫連接技術，即可輪詢提取各個變電站的歷史告警信息，保證不影響變電站后臺的正常運行監視功能，同時滿足本地數據庫中數據更新的要求，并且將各個子站的歷史告警信息統一進行轉換，最終接入主站側的數據分析服務器中。以變電站后臺監控維護系統、測控五防系統、保信子站等應用系統采集輸出的數據為基礎，以歷史服務器、安全生產管理系統、工作票管理系統、作業指導書相關技術文檔等作為輔助，以遠程的方式建立以電網綜合信息為基礎的數據倉庫模型。

2 建立數據搜索引擎系統

利用搜索引擎技術對數據進行預處理，搜索引擎將采用分布式架構。利用爬蟲系統遠程獲取數據源鏡像，存儲到搜索引擎內部的存儲系統，針對變電站自動化系統、專用局域網和其他共享資源建立索引，提供高效的檢索服務。針對數據信息進行集中、分類、關聯和整理，建立基于數據倉庫的信息搜索導航庫。

目前，互聯網查詢最主要的方法還是對網頁中的文本使用關鍵詞檢索，針對這種檢索方法，一般建立索引系統都要對網頁中的文本進行分詞，然后對詞建立索引。但中文文本中詞與詞之間沒有特殊標記，需要專門的中文分詞技術，目前通常采用的方法還是基于詞典的分詞。電力詞匯具有一定的專業性，而且每個變電站的自動化告警信息在用語上也存在差異，對同一告警事件的表達有所不同，這會對索引及下一步的數據挖掘造成影響，因而建立一個電力系統專用詞匯表就顯得非常重要。以電力專業詞匯為基礎，配合告警中常用的近義詞詞匯，形成系統的規范詞匯表。

3 基于數據倉庫的數據挖掘

在數據倉庫的基礎上進行數據挖掘，首先要制定關聯規則，提取包含故障診斷的告警信息關鍵詞組合。系統可由查詢與統計功能著手，篩選多重告警信息作為規則條件，結合邏輯、時間以及頻度等約束條件形成專家規則，并利用此關聯規則對數據倉庫進行搜索查詢，根據搜索得到的告警信息序列進一步細化和固化規則，最終形成知識。

告警信息的查詢和統計功能如圖1所示。對查詢搜索出的告警信息進行人工篩選，提取信息關鍵詞，并配合邏輯、時間和頻度的約束形成初步的關聯規則。如圖2所示，提取“開關分位”“保護動作”“#3電容器513”這3個信息關鍵詞，并分別設定邏輯約束、時間約束、頻度約束和區域約束，形成一條關聯規則。

圖1 事件查詢與統計

圖2 關聯規則制定

接著，專家分析對這個關聯規則進行驗證和細化完善。根據關聯規則搜索遍歷整個數據倉庫，找出符合此關聯規則的告警信息序列。利用圖2的關聯規則進行搜索，可以找到2條關聯的信息序列，如圖3所示。單擊可查詢到信息序列的詳情，通過分析這些告警序列，技術人員可進一步修改關聯規則，也可根據篩選出的告警序列給出置信度的評價。

圖3 規則查詢的信息序列

同時，在關聯規則的基礎上，集合設備臺賬信息、缺陷記錄單等，可獲得更多的關聯信息，比如故障設備的廠家、故障發生的時間環境（特殊天氣），實現設備的橫向分析（同一類設備的相關情況）和縱向分析（一臺設備不同時段的狀態分析），這對發現系統設備隱患起重要作用。在關聯規則不斷完善和制定的過程中，專家系統會逐漸充實，最終形成一個共同認可的知識庫，給電力系統設備運行維護提供幫助。

4 結語

在變電站自動化系統中引入搜索引擎技術，建立電力系統專用詞匯表，針對海量的告警信息提供故障信息查詢，利用數據挖掘技術建立關聯規則，結合設備臺賬、消缺記錄單等信息，最終獲得知識庫。數據挖掘不但為自動化員提供了故障診斷分析工具，也為電力系統設備維護提供了參考。

［1］李智勇.電力系統運行信息的數據挖掘研究［D］.杭州：浙江大學，2009

［2］梁志成，彭建，吳碧海.遠程的變電站自動化智能數據挖掘系統［J］.廣東電力，2014，27（3）

［3］鄒翔，王清毅，肖明軍.電力調度數據挖掘后處理方法的研究［J］.小型微型計算機系統，2003，24（6）

［4］史小梅.數據挖掘在電力決策支持系統中的應用［J］.上海電力學院學報，2010，26（4）