基于臺賬數據圖譜的設備家族缺陷預控檢修技術

鞏 宇，姚明亮，張 豪

（南方電網調峰調頻發(fā)電有限公司，廣東省廣州市 510630）

0 引言

電力系統(tǒng)臺賬數據以功能位置類型、品類、型號、廠家、設備參數、缺陷信息、運維信息為關鍵字段，以臺賬數據ID為主關鍵字[1]。電力系統(tǒng)設備品類多，數量也多，致使臺賬數據成為海量數據，依靠人工維護已成為不可能的工作。過去由于缺乏有效手段挖掘，海量臺賬數據價值沒有被挖掘，臺賬的數據質量維護工作也成為生產技術人員的維護負擔[2-3]。

圖論中鄰接矩陣可用一個稀疏的二維數組存放圖中所有頂點數據和頂點間關系（邊或弧）的數據[4]。不難想象如果能用一種標準的方法將臺賬數據連接為二維表并轉化為鄰接矩陣，再將鄰接矩陣轉化為圖譜，無疑可使圖譜成為臺賬數據的研究工具[5-6]。生產技術人員可根據圖譜“按圖索驥”快速找到臺賬各字段的聯系，通過橫向比較發(fā)現數據質量問題，通過縱向分析發(fā)現設備的家族缺陷[7-8]。

本文結合工程經驗，全面考慮臺賬數據的特性，對圖譜形成的方法進行標準化，并交給計算機完成，使得提升臺賬數據質量并發(fā)現設備家族性缺陷，為預控設備家族缺陷發(fā)展的檢修方法實現自動檢測和控制，為提前暴露臺賬數據所屬的設備的家族缺陷以及消缺工作提供技術支持。可有效規(guī)避風險，為工業(yè)的安全穩(wěn)定生產提供可靠的技術保障。

1 臺賬數據圖譜的形成方法

1.1 應用圖譜的數據治理方法流程[9]

步驟1：形成包含所有臺賬數據字段的二維表B0。

步驟2：根據指定范圍形成由功能位置類型、設備型號、生產廠家、技術參數字段組成的二維表B1，根據二維表B1形成臺賬數據圖譜T1。

步驟3：根據臺賬數據圖譜T1中同一功能位置類型下所關聯的設備型號、生產廠家、技術參數獲知潛在互為備品的信息和臺賬數據質量情況，對于有數據質量問題的臺賬數據進行糾正。

步驟4：根據指定范圍形成由設備品類、設備型號、功能位置、缺陷表象、缺陷原因、處理措施字段組成的二維表B2，根據二維表B2形成臺賬數據圖譜T2。

步驟5：根據臺賬數據圖譜T2中，同一品類、型號所關聯的功能位置類型、缺陷表象、缺陷原因、處理措施字段獲知設備家族缺陷，根據處理措施字段形成有針對性的預控設備家族缺陷發(fā)展的檢修方法。

1.2 二維表形成臺賬數據圖譜步驟[10]

步驟1：獲取二維表B的行數M和列數N，M∈[1，+∞），N∈[1，+∞）。

步驟2：按列取唯一值，即同一列中相同的數據合并為一個數據。

步驟3：按列取唯一值后，獲取1～N列唯一值的個數O。

步驟4：按1至O對各唯一值進行編號，并將編號回寫到二維表B中形成新二維表BB，BB為M×N的矩陣。

步驟5：設鄰接矩陣TT是O×O的全零的稀疏矩陣。

步驟6：設i=1。

步驟7：設j=1。

步驟 8 ：TT（BB（i，j），BB（i，j+1））賦值為 1。

步驟9：j的值加1，若j的值不大于N-1則轉至執(zhí)行步驟8，否則轉至執(zhí)行步驟10。

步驟10：i的值加1，若i的值不大于M則轉至執(zhí)行步驟7，否則轉至執(zhí)行步驟11。

步驟11：獲得二維表B的鄰接矩陣TT。

步驟12：設i=1。

步驟13：設j=1。

步驟14：若TT（i，j）不等于1，則第i點向第j點畫一條線，并按二維表BB將節(jié)點編號轉為原臺賬數據，否則轉至執(zhí)行步驟15。

步驟15：j的值加1，若j的值不大于N則轉至執(zhí)行步驟13，否則轉至執(zhí)行步驟16。

步驟16：i的值加1，若i的值不大于N則轉至執(zhí)行步驟13，否則轉至執(zhí)行步驟17。

步驟17：獲得二維表B的臺賬數據圖譜。

2 應用臺賬數據圖譜的治理方法

電力系統(tǒng)臺賬數據是以臺賬數據ID為主關鍵字并包含設備品類、設備型號、生產廠家、技術參數、功能位置類型、缺陷表象、缺陷原因、處理措施、設備運維部門等字段。長期以來，由于臺賬數據、缺陷數據是兩個孤立的數據孤島，臺賬數據的設備品類、設備型號等字段信息無法與缺陷數據進行一一映射，致使數據質量普遍存在于臺賬數據與其他業(yè)務數據的對接中。應用臺賬數據圖譜的治理方法可以解決兩個數據孤島引起的海量對象映射困難的數據質量問題。

同一功能位置類型下所關聯的設備型號、生產廠家、技術參數獲知潛在互為備品的信息和臺賬數據質量情況，是指同一功能位置類型下臺賬數據代表的設備應能發(fā)揮相同的作用，如果出現多條不同的臺賬數據，通過相同字段的不同臺賬數據進行比較，若無數據質量問題，則多條不同的臺賬數據代表的設備可互為備品；若有數據質量問題，則可快速定位錯誤字段。同一品類、型號所關聯的功能位置類型對應臺賬數據的缺陷表象和缺陷原因字段均為設備家族缺陷[6]，對應的處理措施為預控設備家族缺陷發(fā)展的檢修方法。

3 實例分析

以下對某電力公司的臺賬數據進行實例分析。結合圖1流程，本文技術方法由以下步驟實現：

圖1 圖譜分析程序流程Figure 1 Map analysis program flow

（1）如表1所示形成包含所有臺賬數據字段的二維表B0。

表1 包含所有臺賬數據字段的二維表B0Table 1 A two-dimensional table B0 containing all the account data fields

續(xù)表

（2）在臺賬數據字段中通過搜索條件（“功能位置類型=廠用變”&&“電壓等級=10kV”&&“額定容量=50MVA”&&“型式=干式”）索引獲得由功能位置類型、設備型號、生產廠家、技術參數字段組成表2所示的二維表B1。

表2 二維表B1Table 2 Two-dimensional table B1

根據二維表B1形成臺賬數據圖譜T1由以下步驟獲得：

1）獲取二維表B1的行數M和列數N，M=4，N=5。

2）按列取唯一值，即同一列中相同的數據合并為一個數據。

3）按列取唯一值后，獲取1～N列唯一值的個數O=11。

4）按1至11對各唯一值進行編號，并將編號回寫到二維表B中形成新二維表BB，BB為4×5的矩陣，

5）設鄰接矩陣TT是11×11的全零的稀疏矩陣。

6）設i=1。

7）設j=1。

8）TT（BB（i，j），BB（i，j+1））賦值為 1。

9）j的值加1，若j的值不大于N-1則轉至執(zhí)行第8）步，否則轉至執(zhí)行第10）步。

10）i的值加1，若i的值不大于M則轉至執(zhí)行第7）步，否則轉至執(zhí)行第11）步。

11）獲得二維表B1的鄰接矩陣TT，矩陣TT為稀疏矩陣，以下各元素為數值為1的元素：TT（1，5）、TT（2，5）、TT（3，5）、TT（4，5）、TT（5，6）、TT（5，7）、TT（7，8）、TT（7，9）、TT（6，10）、TT（7，10）、TT（8，11）、TT（9，11）、TT（10，11）。

12）設i=1。

13）設j=1。

14）若TT（i，j）不等于1，則第i點向第j點畫一條線，并按二維表BB將節(jié)點編號轉為原臺賬數據，否則轉至執(zhí)行第15）步。

15）j的值加1，若j的值不大于N則轉至執(zhí)行第13）步，否則轉至執(zhí)行第16）步。

16）i的值加1，若i的值不大于N則轉至執(zhí)行第13）步，否則轉至執(zhí)行第17）步。

17）獲得二維表B1的臺賬數據圖譜T1。

圖2 臺賬數據圖譜T1Figure 2 Account data map T1

（3）根據臺賬數據圖譜T1中同一功能位置類型下所關聯的設備型號、廠家信息、技術參數獲知潛在互為備品的信息和臺賬數據質量情況，對于有數據質量問題的臺賬數據進行糾正。

通過臺賬數據圖譜T1不難發(fā)現同一功能位置類型廠用變，針對所關聯的設備型號，可以推測SCB 10-400/10型號名稱其正確寫法應該是SCB10-400/10，針對廠家信息，可以推斷海南金盤、海南金盤電氣有限公司應該為同一生產廠家，其準確名稱為海南金盤電氣有限公司，同樣，還可以根據分析情況，空缺的信息為海南金盤電氣有限公司，進而對數據質量問題的臺賬數據進行糾正。同時，可以看到是同一功能位置類型下4條臺賬數據代表的設備具有相同的技術參數，應能發(fā)揮相同的作用，則4條不同的臺賬數據代表的設備可互為備品。

（4）根據指定范圍形成由設備品類、設備型號、功能位置、缺陷表象、缺陷原因、處理措施字段組成表3所示的二維表B2。

表3 二維表B2Table 3 Two-dimensional table B2

根據二維表B2形成臺賬數據圖譜T2由以下步驟獲得：

1）獲取二維表B2的行數M和列數N，M=4，N=6。

2）按列取唯一值，即同一列中相同的數據合并為一個數據。

3）按列取唯一值后，獲取1～N列唯一值的個數O=12。

4）按1至12對各唯一值進行編號，并將編號回寫到二維表B中形成新二維表BB，BB為4×6的矩陣，

5）設鄰接矩陣TT是12×12的全零的稀疏矩陣。

6）設i=1。

7）設j=1。

8）TT（BB（i，j），BB（i，j+1））賦值為 1。

9）j的值加1，若j的值不大于N-1則轉至執(zhí)行第8）步，否則轉至執(zhí)行第10）步。

10）i的值加1，若i的值不大于M則轉至執(zhí)行第7）步，否則轉至執(zhí)行第11）步。

11）獲得二維表B2的鄰接矩陣TT，矩陣TT為稀疏矩陣，以下各元素為數值為 1的元素：TT（1，2）、TT（2，3）、TT（2，4）、TT（2，5）、TT（2，6）、TT（5，7）、TT（3，8）、TT（6，9）、TT（4，10）、TT（7，11）、TT（8，11）、TT（9，11）、TT（10，11）、TT（11，12）。

12）設i=1。

13）設j=1。

14）若TT（i，j）不等于1，則第i點向第j點畫一條線，否則轉至執(zhí)行第15）步。

15）j的值加1，若j的值不大于N則轉至執(zhí)行第13）步，否則轉至執(zhí)行第17）步。

16）i的值加1，若i的值不大于N則轉至執(zhí)行第13）步，否則轉至執(zhí)行第17）步。

17）獲得二維表B2的臺賬數據圖譜T2。

圖3 臺賬數據圖譜T2Figure 3 Account data map T2

（5）根據臺賬數據圖譜T2中，同一品類、型號所關聯的功能位置類型、缺陷表象、缺陷原因、處理措施字段獲知該設備家族缺陷是接頭絕緣不合格，根據處理措施字段形成有針對性的預控措施，為加強紅外巡檢觀察的頻次，下次檢修時更換接頭。

4 結束語

本文提供了根據臺賬數據字段的關聯關系形成二維表，再把二維表轉化為鄰接矩陣，接著通過鄰接矩陣生成臺賬數據圖譜的標準化實現方法，使得快速生成臺賬數據圖譜實現自動生成。本文結合工程經驗，全面考慮臺賬數據的特性，提供了通過相同字段的不同臺賬數據進行橫向比較，為獲知數據質量信息和可互為備品信息提供了有效技術手段。通過圖譜中同一品類、型號所關聯的功能位置類型、缺陷表象、缺陷原因、處理措施字段，獲知設備家族缺陷，并根據處理措施字段形成有針對性的預控設備家族缺陷發(fā)展的檢修方法。