應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 構(gòu)建電網(wǎng)本質(zhì)安全

胡春華，甄 睿，程淑英

(國網(wǎng)四川省電力公司內(nèi)江供電公司，四川 內(nèi)江 641000)

0 前言

電力是現(xiàn)代社會的支柱，電網(wǎng)是電力供應(yīng)的基礎(chǔ)，電力供應(yīng)與人民的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。電網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)貫徹本質(zhì)安全理念，只有在電網(wǎng)本質(zhì)安全的狀態(tài)下實(shí)施安全管理活動，才能確保電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，減少人、財、物的耗費(fèi)，最大程度地提升管理績效。

長期以來，由于國家電網(wǎng)公司未能對95598客戶服務(wù)工單數(shù)據(jù)、預(yù)警通知單數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，導(dǎo)致安全管理缺乏數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能從歷史數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營的特點(diǎn)，定量分析問題，查找異動。“大數(shù)據(jù)”分析能發(fā)現(xiàn)看似不相干事實(shí)背后的深刻邏輯關(guān)系。因此，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)監(jiān)測分析電網(wǎng)狀況，有助于構(gòu)建電網(wǎng)本質(zhì)安全。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)概述

數(shù)據(jù)挖掘(data m ining)是一種從海量數(shù)據(jù)中尋找規(guī)律的技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘有7種功能：(1)分類；(2)估計；(3)預(yù)測；(4)相關(guān)性分組或關(guān)聯(lián)規(guī)則；(5)聚類；(6)描述和可視化；(7)復(fù)雜數(shù)據(jù)類型挖掘。

數(shù)據(jù)挖掘完整的步驟如下：(1)理解數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的來源(understanding)；(2)獲取相關(guān)知識與技術(shù)(acquisition)；(3)整合與檢查數(shù)據(jù)(integration and checking)；(4)去除錯誤或不一致的數(shù)據(jù)(data cleaning)；(5)建立模型和假設(shè)(model and hypothesis development)；(6)實(shí)際數(shù)據(jù)挖掘工作(data m ining)；(7)測試和驗(yàn)證挖掘結(jié)果(testing and verification)；(8)解釋和應(yīng)用(interpretation and use)。

由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，數(shù)據(jù)挖掘的步驟會有所差異。目前，數(shù)據(jù)挖掘過程呈系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，可進(jìn)行跨領(lǐng)域應(yīng)用。

2 從95598工單數(shù)據(jù)挖掘電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)

國家電網(wǎng)公司95598客戶服務(wù)工單集中反映了用戶的用電情況和各種需求。本文采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對某地級市95598客戶服務(wù)工單數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，力求查找紛繁復(fù)雜現(xiàn)象背后的原因，挖掘電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，并提出改善管理的建議。

2.1 95598工單數(shù)據(jù)挖掘步驟

(1) 查閱SG186營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)，與市級客服中心、應(yīng)急指揮中心人員進(jìn)行訪談交流。

(2) 從SG186營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)導(dǎo)出某季度95598電話工單。該工單不僅涉及業(yè)務(wù)類型、受理情況、處理情況，還包括與該市客服中心、應(yīng)急指揮中心、營銷部、發(fā)展策劃部人員的交流情況。

(3) 統(tǒng)計該工單，數(shù)量為15 264個，將其形成excel電子表格，并對表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、補(bǔ)缺，對文本錯誤進(jìn)行修訂。

(4) 該工單已被話務(wù)人員分類，但“故障報修”大類和“查詢與咨詢”大類中的子類劃分并不準(zhǔn)確，極大地影響了數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。因此，現(xiàn)采用語言模糊識別方法，通過建立關(guān)鍵字識別模型，利用excel函數(shù)，根據(jù)受理內(nèi)容和處理結(jié)果中的文字描述，將工單重新分類，確保統(tǒng)計分類的準(zhǔn)確性。

(5) 按業(yè)務(wù)發(fā)生地區(qū)、業(yè)務(wù)性質(zhì)、發(fā)生時段，對工單數(shù)據(jù)建立分類模型。在相關(guān)性和關(guān)聯(lián)關(guān)系方面，假設(shè)話務(wù)量突變與停電和配網(wǎng)結(jié)構(gòu)正相關(guān)，話務(wù)量與下午檢修工作完成后恢復(fù)供電時間正相關(guān)。在聚類方面，按照故障報修原因、意見建議內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計分析；在描述和可視化方面，應(yīng)用excel電子圖表力求多維、直觀地展示分析結(jié)果。

(6) 通過模型建設(shè)，實(shí)現(xiàn)每筆工單業(yè)務(wù)情況的數(shù)據(jù)化。采用excel電子表格，處理程序的函數(shù)和數(shù)據(jù)透視表，對工單數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析；采用柱狀圖、曲線圖、餅圖、雷達(dá)圖等多種形式，直觀反映數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果，并提示下一步數(shù)據(jù)挖掘方向。深入剖析異動數(shù)據(jù)，挖掘異動原因，驗(yàn)證模型的普適性與特殊性。

(7) 針對獲得的初步結(jié)果，與市級客服中心、應(yīng)急指揮中心人員進(jìn)行訪談、交流；查找電網(wǎng)運(yùn)行圖和調(diào)度運(yùn)行記錄，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果。

(8) 通過數(shù)據(jù)比較，分析電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)檢和服務(wù)狀況，尋求現(xiàn)象之間的相關(guān)性，盡力查找各種紛繁復(fù)雜現(xiàn)象背后的原因，并提出改善管理的建議。

2.2 從95598工單數(shù)據(jù)挖掘電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)

某市一季度電話業(yè)務(wù)中“信息查詢”最多，其中1月份信息查詢類數(shù)量平均130次/日，2月份信息查詢類數(shù)量平均82次/日，3月份信息查詢類數(shù)量平均95次/日。分析該市一季度電話業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了幾次話務(wù)高峰。通過深入查詢SG186系統(tǒng)、配調(diào)系統(tǒng)，得知話務(wù)高峰異動日當(dāng)天發(fā)生了區(qū)域性停電。涉及開關(guān)站出線的話務(wù)量突增，涉及其他配網(wǎng)線路的話務(wù)量不突出，這反映中心城區(qū)開關(guān)站出線單一供電方式對話務(wù)量有較大影響。

市區(qū)及縣城1“外線故障”“用戶空開”類報修業(yè)務(wù)較多，這反映該地區(qū)用戶數(shù)較多，線路老化情況嚴(yán)重；縣城2“用戶熔斷器故障”較多，這反映該地區(qū)老舊線路多，超載情況嚴(yán)重。

2.3 關(guān)于電網(wǎng)規(guī)劃與改造的建議

(1) 改變開關(guān)站出線單一電源模式，實(shí)現(xiàn)開關(guān)站10 kV出線與110 kV變電站10 kV出線手拉手聯(lián)絡(luò)。

(2) 優(yōu)化開關(guān)站出線掛接用戶數(shù)量，采取多分段方式，減少單段線路用戶數(shù)量。

(3) 城區(qū)配電線路，特別是開關(guān)站出線線路停電期間，提前公布停電信息，同時加強(qiáng)95598人員配置。

(4) 建議加大對市區(qū)、縣城1及縣城2線路大修技改力度，結(jié)合用戶產(chǎn)權(quán)設(shè)備清理整改，切實(shí)提高用戶產(chǎn)權(quán)設(shè)備的改造和維護(hù)水平。

3 從電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警透視電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行

3.1 電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警數(shù)據(jù)挖掘步驟

現(xiàn)收集某市級供電公司2014年全年預(yù)警通知書(單)52份，由于各種原因，部分風(fēng)險預(yù)警未執(zhí)行。對實(shí)際執(zhí)行的47份預(yù)警單，建立數(shù)據(jù)表格，將預(yù)警單文本內(nèi)容數(shù)據(jù)化，從風(fēng)險預(yù)警時間分布、持續(xù)時長、停電工作原因、涉及區(qū)域、涉及主設(shè)備、重復(fù)停電等維度，挖掘電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警的規(guī)律和成因，提出改進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行的建議。

3.2 從電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警數(shù)據(jù)挖掘電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)

3.2.1 風(fēng)險預(yù)警分布月份

47份預(yù)警通知單涉及各月停電工作分布情況如圖1所示。月均預(yù)警次數(shù)為3.9次，其中3月、7月、9月、10月、11月的預(yù)警次數(shù)超過月均預(yù)警次數(shù)。

從圖1可知，電網(wǎng)風(fēng)險與溫度高低、負(fù)荷增長沒有關(guān)聯(lián)，與大修、技改項(xiàng)目安排時間密切關(guān)聯(lián)。電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警的主要集中時間與公司計劃停電月份正相關(guān)。

圖1 2014年各月電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警次數(shù)

3.2.2 風(fēng)險預(yù)警持續(xù)時長

根據(jù)電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警持續(xù)時間長度統(tǒng)計，最長的風(fēng)險預(yù)警持續(xù)時間為27天；次數(shù)最多的為1天發(fā)生14次。風(fēng)險預(yù)警頻率最高的主要集中在持續(xù)1～8天范圍內(nèi)。經(jīng)加權(quán)計算，平均每次風(fēng)險預(yù)警持續(xù)時長為5.52天，如圖2所示。

圖2 2014年預(yù)警持續(xù)時長對應(yīng)的次數(shù)統(tǒng)計

3.2.3 風(fēng)險預(yù)警停電原因

2014年風(fēng)險預(yù)警涉及的停電工作原因主要包括基建工程、大修技改、計劃檢修、處缺、隱患整治、配合外部等6個大類；其中8份風(fēng)險預(yù)警通知單對應(yīng)2次及以上的停電工作內(nèi)容，停電工作安排項(xiàng)次總計達(dá)到56次。

3.2.4 風(fēng)險預(yù)警分布區(qū)域

電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警分布區(qū)域如表1所示。縣城2的風(fēng)險預(yù)警次數(shù)最多，有14次預(yù)警，僅電網(wǎng)改造工作造成的風(fēng)險預(yù)警就高達(dá)7次，這說明縣城2電網(wǎng)結(jié)構(gòu)性風(fēng)險較大。

因計劃檢修引起的電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)警在縣城4、市區(qū)中次數(shù)較多，其中市區(qū)的計劃檢修次數(shù)達(dá)到6次；縣城4計劃檢修工作最多，達(dá)到了7次。建議縣城4、市區(qū)電網(wǎng)公司合理統(tǒng)籌安排電網(wǎng)檢修工作，減少停電次數(shù)。

表1 各類風(fēng)險預(yù)警分布區(qū)域

3.2.5 風(fēng)險預(yù)警涉及設(shè)備類別

計劃檢修、電網(wǎng)改造和基建工作對電網(wǎng)主設(shè)備停電引起風(fēng)險預(yù)警，主要包括線路、主變、線路及開關(guān)停電，占比為31.91 %、21.28 %及17.02 %。

3.2.6 風(fēng)險預(yù)警涉及停電工作相關(guān)配合度

風(fēng)險預(yù)警涉及的停電工作，有協(xié)調(diào)配合的僅占17 %(見圖3)，其余82 %的風(fēng)險預(yù)警涉及單一停電工作類別：“大修技改”及“計劃檢修”均占28 %，“處缺”占15 %，“配合外部”占7 %，“基建工程”占5 %。

圖3 風(fēng)險預(yù)警涉及停電工作的配合比例

從圖3可以看出，大修技改、計劃檢修、基建工程等配合停電工作以及各類設(shè)備之間的協(xié)調(diào)停電工作，執(zhí)行得較不理想，未能有效貫徹“一停多用”理念，導(dǎo)致設(shè)備在1年之間重復(fù)停電。

(1) 金鵝站1號主變重復(fù)停電：①2014-03-06，金鵝站1號主變停電(預(yù)警〔2014〕02號)，進(jìn)行1號主變10 kV總路間隔與10 kVⅠ母搭接(10 kVⅠ段開關(guān)柜改造)；②2014-11-01～03，金鵝站1號主變停電（地調(diào)第2014-11-01號），大修2016刀閘、更換201CT。

(2) 110 kV金石南北線重復(fù)停電：①2014-03-14～17，金石南北線輪停，更換石燕橋站側(cè)開關(guān)CT；②2014-11-01～07，金石南北線開關(guān)停電，更換金鵝站側(cè)刀閘。

4 電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行的建議

(1) 2014年，該市共計發(fā)布風(fēng)險預(yù)警通知單52份，實(shí)際執(zhí)行47份。這說明檢修改造計劃管理不周密，浪費(fèi)人力、物力。

(2) 電網(wǎng)風(fēng)險持續(xù)時間較長，建議采取措施，縮短電網(wǎng)檢修時間。

(3) 盡快引入金鵝站220 kV第2電源線路，提高縣城2電網(wǎng)供電的可靠性，同時加強(qiáng)園金南北線、金蘇南北線的巡視維護(hù)。

(4) 對核心節(jié)點(diǎn)或負(fù)荷較重的變電站，規(guī)劃電網(wǎng)時應(yīng)考慮雙變、雙母線，變電站及主變應(yīng)充分滿足“N-1”。

(5) 提高線路、主變等相關(guān)設(shè)備的可靠性，持續(xù)開展“狀態(tài)檢修”工作。

(6) 加強(qiáng)主變、母線、開關(guān)、重點(diǎn)線路等設(shè)備的巡視工作，及時發(fā)現(xiàn)缺陷和安全隱患，建立缺陷、隱患管理庫，實(shí)時跟蹤缺陷、隱患發(fā)展趨勢，必要時納入項(xiàng)目儲備庫。

(7) 統(tǒng)籌安排全年電網(wǎng)建設(shè)、大修技改、計劃檢修等工作計劃，重點(diǎn)加強(qiáng)工程前期準(zhǔn)備工作，切實(shí)做到“一停多用”，避免重復(fù)停電。