应用数据挖掘技术 构建电网本质安全

胡春华，甄 睿，程淑英

(国网四川省电力公司内江供电公司，四川 内江 641000)

0 前言

电力是现代社会的支柱，电网是电力供应的基础，电力供应与人民的生产生活密切相关。电网的发展应贯彻本质安全理念，只有在电网本质安全的状态下实施安全管理活动，才能确保电网安全可靠运行，减少人、财、物的耗费，最大程度地提升管理绩效。

长期以来，由于国家电网公司未能对95598客户服务工单数据、预警通知单数据进行深入分析，导致安全管理缺乏数据分析。数据挖掘技术能从历史数据中发现生产经营的特点，定量分析问题，查找异动。“大数据”分析能发现看似不相干事实背后的深刻逻辑关系。因此，应用数据挖掘技术监测分析电网状况，有助于构建电网本质安全。

1 数据挖掘技术概述

数据挖掘(data m ining)是一种从海量数据中寻找规律的技术。数据挖掘有7种功能：(1)分类；(2)估计；(3)预测；(4)相关性分组或关联规则；(5)聚类；(6)描述和可视化；(7)复杂数据类型挖掘。

数据挖掘完整的步骤如下：(1)理解数据和数据的来源(understanding)；(2)获取相关知识与技术(acquisition)；(3)整合与检查数据(integration and checking)；(4)去除错误或不一致的数据(data cleaning)；(5)建立模型和假设(model and hypothesis development)；(6)实际数据挖掘工作(data m ining)；(7)测试和验证挖掘结果(testing and verification)；(8)解释和应用(interpretation and use)。

由于应用领域的不同，数据挖掘的步骤会有所差异。目前，数据挖掘过程呈系统化、标准化的特点，可进行跨领域应用。

2 从95598工单数据挖掘电网薄弱环节

国家电网公司95598客户服务工单集中反映了用户的用电情况和各种需求。本文采用数据挖掘技术，对某地级市95598客户服务工单数据进行统计分析，力求查找纷繁复杂现象背后的原因，挖掘电网的薄弱环节，并提出改善管理的建议。

2.1 95598工单数据挖掘步骤

(1) 查阅SG186营销业务系统，与市级客服中心、应急指挥中心人员进行访谈交流。

(2) 从SG186营销业务系统导出某季度95598电话工单。该工单不仅涉及业务类型、受理情况、处理情况，还包括与该市客服中心、应急指挥中心、营销部、发展策划部人员的交流情况。

(3) 统计该工单，数量为15 264个，将其形成excel电子表格，并对表格中的数据进行浏览、补缺，对文本错误进行修订。

(4) 该工单已被话务人员分类，但“故障报修”大类和“查询与咨询”大类中的子类划分并不准确，极大地影响了数据处理的准确性。因此，现采用语言模糊识别方法，通过建立关键字识别模型，利用excel函数，根据受理内容和处理结果中的文字描述，将工单重新分类，确保统计分类的准确性。

(5) 按业务发生地区、业务性质、发生时段，对工单数据建立分类模型。在相关性和关联关系方面，假设话务量突变与停电和配网结构正相关，话务量与下午检修工作完成后恢复供电时间正相关。在聚类方面，按照故障报修原因、意见建议内容进行统计分析；在描述和可视化方面，应用excel电子图表力求多维、直观地展示分析结果。

(6) 通过模型建设，实现每笔工单业务情况的数据化。采用excel电子表格，处理程序的函数和数据透视表，对工单数据进行统计分析；采用柱状图、曲线图、饼图、雷达图等多种形式，直观反映数据挖掘结果，并提示下一步数据挖掘方向。深入剖析异动数据，挖掘异动原因，验证模型的普适性与特殊性。

(7) 针对获得的初步结果，与市级客服中心、应急指挥中心人员进行访谈、交流；查找电网运行图和调度运行记录，检验数据挖掘结果。

(8) 通过数据比较，分析电网规划、建设、运检和服务状况，寻求现象之间的相关性，尽力查找各种纷繁复杂现象背后的原因，并提出改善管理的建议。

2.2 从95598工单数据挖掘电网薄弱环节

某市一季度电话业务中“信息查询”最多，其中1月份信息查询类数量平均130次/日，2月份信息查询类数量平均82次/日，3月份信息查询类数量平均95次/日。分析该市一季度电话业务数据，发现出现了几次话务高峰。通过深入查询SG186系统、配调系统，得知话务高峰异动日当天发生了区域性停电。涉及开关站出线的话务量突增，涉及其他配网线路的话务量不突出，这反映中心城区开关站出线单一供电方式对话务量有较大影响。

市区及县城1“外线故障”“用户空开”类报修业务较多，这反映该地区用户数较多，线路老化情况严重；县城2“用户熔断器故障”较多，这反映该地区老旧线路多，超载情况严重。

2.3 关于电网规划与改造的建议

(1) 改变开关站出线单一电源模式，实现开关站10 kV出线与110 kV变电站10 kV出线手拉手联络。

(2) 优化开关站出线挂接用户数量，采取多分段方式，减少单段线路用户数量。

(3) 城区配电线路，特别是开关站出线线路停电期间，提前公布停电信息，同时加强95598人员配置。

(4) 建议加大对市区、县城1及县城2线路大修技改力度，结合用户产权设备清理整改，切实提高用户产权设备的改造和维护水平。

3 从电网风险预警透视电网建设与运行

3.1 电网风险预警数据挖掘步骤

现收集某市级供电公司2014年全年预警通知书(单)52份，由于各种原因，部分风险预警未执行。对实际执行的47份预警单，建立数据表格，将预警单文本内容数据化，从风险预警时间分布、持续时长、停电工作原因、涉及区域、涉及主设备、重复停电等维度，挖掘电网风险预警的规律和成因，提出改进电网建设与运行的建议。

3.2 从电网风险预警数据挖掘电网薄弱环节

3.2.1 风险预警分布月份

47份预警通知单涉及各月停电工作分布情况如图1所示。月均预警次数为3.9次，其中3月、7月、9月、10月、11月的预警次数超过月均预警次数。

从图1可知，电网风险与温度高低、负荷增长没有关联，与大修、技改项目安排时间密切关联。电网风险预警的主要集中时间与公司计划停电月份正相关。

图1 2014年各月电网风险预警次数

3.2.2 风险预警持续时长

根据电网风险预警持续时间长度统计，最长的风险预警持续时间为27天；次数最多的为1天发生14次。风险预警频率最高的主要集中在持续1～8天范围内。经加权计算，平均每次风险预警持续时长为5.52天，如图2所示。

图2 2014年预警持续时长对应的次数统计

3.2.3 风险预警停电原因

2014年风险预警涉及的停电工作原因主要包括基建工程、大修技改、计划检修、处缺、隐患整治、配合外部等6个大类；其中8份风险预警通知单对应2次及以上的停电工作内容，停电工作安排项次总计达到56次。

3.2.4 风险预警分布区域

电网风险预警分布区域如表1所示。县城2的风险预警次数最多，有14次预警，仅电网改造工作造成的风险预警就高达7次，这说明县城2电网结构性风险较大。

因计划检修引起的电网风险预警在县城4、市区中次数较多，其中市区的计划检修次数达到6次；县城4计划检修工作最多，达到了7次。建议县城4、市区电网公司合理统筹安排电网检修工作，减少停电次数。

表1 各类风险预警分布区域

3.2.5 风险预警涉及设备类别

计划检修、电网改造和基建工作对电网主设备停电引起风险预警，主要包括线路、主变、线路及开关停电，占比为31.91 %、21.28 %及17.02 %。

3.2.6 风险预警涉及停电工作相关配合度

风险预警涉及的停电工作，有协调配合的仅占17 %(见图3)，其余82 %的风险预警涉及单一停电工作类别：“大修技改”及“计划检修”均占28 %，“处缺”占15 %，“配合外部”占7 %，“基建工程”占5 %。

图3 风险预警涉及停电工作的配合比例

从图3可以看出，大修技改、计划检修、基建工程等配合停电工作以及各类设备之间的协调停电工作，执行得较不理想，未能有效贯彻“一停多用”理念，导致设备在1年之间重复停电。

(1) 金鹅站1号主变重复停电：①2014-03-06，金鹅站1号主变停电(预警〔2014〕02号)，进行1号主变10 kV总路间隔与10 kVⅠ母搭接(10 kVⅠ段开关柜改造)；②2014-11-01～03，金鹅站1号主变停电（地调第2014-11-01号），大修2016刀闸、更换201CT。

(2) 110 kV金石南北线重复停电：①2014-03-14～17，金石南北线轮停，更换石燕桥站侧开关CT；②2014-11-01～07，金石南北线开关停电，更换金鹅站侧刀闸。

4 电网建设与运行的建议

(1) 2014年，该市共计发布风险预警通知单52份，实际执行47份。这说明检修改造计划管理不周密，浪费人力、物力。

(2) 电网风险持续时间较长，建议采取措施，缩短电网检修时间。

(3) 尽快引入金鹅站220 kV第2电源线路，提高县城2电网供电的可靠性，同时加强园金南北线、金苏南北线的巡视维护。

(4) 对核心节点或负荷较重的变电站，规划电网时应考虑双变、双母线，变电站及主变应充分满足“N-1”。

(5) 提高线路、主变等相关设备的可靠性，持续开展“状态检修”工作。

(6) 加强主变、母线、开关、重点线路等设备的巡视工作，及时发现缺陷和安全隐患，建立缺陷、隐患管理库，实时跟踪缺陷、隐患发展趋势，必要时纳入项目储备库。

(7) 统筹安排全年电网建设、大修技改、计划检修等工作计划，重点加强工程前期准备工作，切实做到“一停多用”，避免重复停电。