肖一兵

（鳳凰縣供電公司，湖南鳳凰 416200）

0 引言

相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，引起用戶停電次數(shù)統(tǒng)計中，超過80%的停電為配電網(wǎng)故障所致，降低配電網(wǎng)故障，提升配電網(wǎng)的可靠性，對于電力公司保障用戶用電的可靠性及安全性有著重要作用[1]。因此，有必要加強配電網(wǎng)故障預(yù)測，并在其故障預(yù)測過程中，注重數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在其中的應(yīng)用。所以，針對“基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的配電網(wǎng)故障預(yù)測”進行分析與研究，具有一定價值。

1 配電網(wǎng)故障預(yù)測的相關(guān)內(nèi)容概述

配電網(wǎng)故障預(yù)測是從配電網(wǎng)可靠性預(yù)測發(fā)展而來，目的是通過配電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)分析和故障影響因素分析，了解配電網(wǎng)故障和有關(guān)影響因素之間的關(guān)系，構(gòu)建故障預(yù)測模型，最終完成配電網(wǎng)一定時間區(qū)域范圍故障的預(yù)測。從現(xiàn)狀來看，配電網(wǎng)故障預(yù)測并無確切的規(guī)范可參照，通常會根據(jù)電力企業(yè)對故障預(yù)測結(jié)果的實際需求，同時結(jié)合預(yù)測模型的最優(yōu)化原則，從而確保配電網(wǎng)故障預(yù)測的時間及范圍。在配電網(wǎng)故障預(yù)測過程中，有必要遵循一定的原則。

（1）可行性原則。對于配電網(wǎng)故障預(yù)測來說，可行性原則體現(xiàn)在要求配電網(wǎng)故障預(yù)測所需影響因素可以量化，數(shù)據(jù)具備可收集和可用性。所以，為了滿足可行性原則，有必要加強和電力企業(yè)之間的溝通交流，做好配電網(wǎng)信息系統(tǒng)調(diào)研方面的工作，盡可能掌握預(yù)測所需數(shù)據(jù)對象的實際情況[2]。

（2）合理性原則。通常情況下，配電網(wǎng)故障有復(fù)雜的特點，且一般由多因素所致。因此在相關(guān)影響因素分析過程中，需遵循全面合理性原則，從而為配電網(wǎng)故障預(yù)測提供全面有效的信息支持。

（3）科學(xué)性原則。配電網(wǎng)故障預(yù)測過程中，所選擇的輸入變量需確保具備一定的科學(xué)性，即確保故障影響因素的科學(xué)性，進一步選擇合理科學(xué)的分析方法，對故障的相關(guān)影響因素加以明確，在分析過程中包括理論分析方法和數(shù)據(jù)分析方法?？傊?，需遵循科學(xué)性的原則，為配電網(wǎng)故障預(yù)測提供有效憑據(jù)。

2 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的配電網(wǎng)故障預(yù)測方法分析

2.1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)概述

數(shù)據(jù)挖掘，指的是基于海量、存在噪聲以及不完全數(shù)據(jù)當(dāng)中，通過半自動或者自動提取的方法，將相關(guān)有用的信息及知識提取出來的過程。數(shù)據(jù)挖掘步驟較多，并且每個步驟之間密切聯(lián)系，數(shù)據(jù)挖掘期間通常需以挖掘數(shù)據(jù)所獲取的知識進行迭代調(diào)整。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是在多學(xué)科技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，涵蓋了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、機械學(xué)習(xí)、統(tǒng)計學(xué)以及高性能計算等。數(shù)據(jù)挖掘不但可以將數(shù)據(jù)規(guī)則查找出來，而且還可以結(jié)合其規(guī)律，針對尚未發(fā)生的數(shù)據(jù)進行預(yù)測。以在配電網(wǎng)故障預(yù)測當(dāng)中的應(yīng)用為例，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用，能夠發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)的一些故障，從而為進一步配電網(wǎng)的安全、可靠運行提供必要的數(shù)據(jù)支持[2]。

2.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在配電網(wǎng)故障預(yù)測當(dāng)中的應(yīng)用步驟

（1）對預(yù)測任務(wù)加以明確。即結(jié)合實際的預(yù)測需求，對配電網(wǎng)故障預(yù)測的目的和具體任務(wù)加以明確。

（2）做好數(shù)據(jù)準備工作。首先應(yīng)做好數(shù)據(jù)收集工作，應(yīng)明確數(shù)據(jù)準備的好壞將影響到數(shù)據(jù)挖掘的效率和準確度，而數(shù)據(jù)來源于各類檢測數(shù)據(jù)平臺，如配電自動化系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)氣象信息系統(tǒng)、電能質(zhì)量檢測管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、配電變壓器負荷檢測系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)、95598客服系統(tǒng)等。其次，進行數(shù)據(jù)提取，即在分析配電網(wǎng)故障預(yù)測問題的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)挖掘的對象加以明確，進一步針對目前具備的數(shù)據(jù)做好調(diào)研分析工作，然后從當(dāng)中選擇有所保障的數(shù)據(jù)源，將數(shù)據(jù)提取的標準作為基礎(chǔ)，確保數(shù)據(jù)提取的可靠性及有效性。再則，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理。即對沒有處理過的原始數(shù)據(jù)，通過清理、集成、變換等方法處理、提取數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)潛在的數(shù)據(jù)質(zhì)量、可用性問題加以解決。然后，進行離群樣本分析。針對數(shù)據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，使用離群樣本檢測技術(shù)，剔除不需要的數(shù)據(jù)，保留有用數(shù)據(jù)[3]。最后，對數(shù)據(jù)進行探索分析。對于原始數(shù)據(jù)來說，一般通過數(shù)據(jù)預(yù)處理和離群樣本診斷，可以直接使用到數(shù)據(jù)挖掘建模當(dāng)中。但是，配電網(wǎng)故障影響因素有復(fù)雜多變的特點，需進一步進行故障規(guī)律及趨勢分析。并且，有必要針對預(yù)處理過后的數(shù)據(jù)進行特征選擇。其中，配電網(wǎng)故障的某一種影響因素量化之后，稱作故障特征變量，特征的選擇和優(yōu)化的基本任務(wù)便是在諸多特征當(dāng)中將最為有效的特征查找出來，將冗余特征剔除，同時剔除重復(fù)特征等。

（3）做好挖掘建模作業(yè)。做好數(shù)據(jù)準備工作之后，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘的目標，選取合理的數(shù)據(jù)挖掘算法，構(gòu)建配電網(wǎng)故障預(yù)測模型，并在模型評價方法中選取合適的模型。

（4）結(jié)果分析及應(yīng)用。在預(yù)測數(shù)據(jù)結(jié)果分析和應(yīng)用過程中，主要利用數(shù)據(jù)可視化及模型解釋等相關(guān)方法，針對配電網(wǎng)故障預(yù)測實施對應(yīng)的解釋評估。解釋評估之后，把故障預(yù)測結(jié)果納入配電網(wǎng)決策及優(yōu)化過程中，從而確保配電網(wǎng)故障預(yù)測工作的優(yōu)化及完善[4]。

2.3 基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的算法分析

通過上述分析過程，對數(shù)據(jù)挖掘及在配電網(wǎng)故障預(yù)測當(dāng)中的具體應(yīng)用有了一定了解。值得注意的是，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的算法選擇也非常重要。例如隨機森林算法。該算法主要將大量的分類樹生成，然后經(jīng)投票法或算術(shù)平均值決策進行組合，再將相對公平合理的決策結(jié)果求解出來，進一步將分類或回歸問題加以解決。基于大數(shù)定律的保障之下，隨機森林算法的泛化誤差存在上限，具備非常高的分類準確率，沒有擬合的情況出現(xiàn)，使饋線故障結(jié)果具備更高的指導(dǎo)價值作用[5]。圖1為饋線月故障等級預(yù)測流程，將待預(yù)測的饋線故障特征變量作為模型輸入，然后選擇出最優(yōu)的故障特征變量，并通過負荷預(yù)測明確運行影響因素，進一步由饋線故障預(yù)測模型當(dāng)中的分類樹獲取出多個預(yù)測結(jié)果，最終以相對多數(shù)投票法，求解饋線故障預(yù)測結(jié)果。

3 結(jié)語

配電網(wǎng)故障預(yù)測是保證配電網(wǎng)安全可靠運行的一項必要工作項目，為了確保配電網(wǎng)故障預(yù)測的有效性及科學(xué)性，有必要注重先進科學(xué)方法的應(yīng)用。研究結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在配電網(wǎng)故障預(yù)測當(dāng)中能起到理想的作用，為配電網(wǎng)故障預(yù)測提供真實有效的數(shù)據(jù)支持，因此需重視數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用，為配電網(wǎng)的安全可靠運行奠定基礎(chǔ)。

圖1 饋線月故障等級預(yù)測流程