基于數(shù)據(jù)挖掘的變壓器故障診斷和預(yù)測(cè)研究

何延峰

摘要：作為電力系統(tǒng)日常工作的重要保障基礎(chǔ)變壓器在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮著十分重要的作用。一旦變壓器出現(xiàn)故障不僅僅會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常化運(yùn)行，同時(shí)也將帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，這將會(huì)直接導(dǎo)致負(fù)面社會(huì)效益的出現(xiàn)。為了防止上述情況出現(xiàn)就需要對(duì)變壓器故障診斷工作進(jìn)行落實(shí)，針對(duì)故障點(diǎn)構(gòu)建出預(yù)見性防護(hù)方案。本文對(duì)基于數(shù)據(jù)挖掘的變壓器故障診斷進(jìn)行了分析，提出了一系列觀點(diǎn)，供以參考。

關(guān)鍵詞：故障診斷；變壓器；數(shù)據(jù)發(fā)掘

引言

變壓器是電網(wǎng)安全運(yùn)營的基本保證，盡管目前在變壓器運(yùn)行過程中已經(jīng)提出了一系列保護(hù)措施如避雷針配置、接地保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等，但從實(shí)際情況來看這些保護(hù)措施顯然不能滿足變壓器的實(shí)際工作需求，由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，在長期負(fù)荷下必然會(huì)出現(xiàn)各種問題如老化、材質(zhì)裂化等，這必然會(huì)帶來一定程度的故障。而為了讓這些故障得到有效的控制就需要對(duì)診斷工作以及預(yù)測(cè)工作進(jìn)行深入完善，以此來維持其穩(wěn)定狀態(tài)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為變壓器故障診斷以及故障預(yù)測(cè)提供了有力的技術(shù)基礎(chǔ)，這對(duì)于變壓器乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行均有著十分重要的意義。

1.數(shù)據(jù)發(fā)掘概述

數(shù)據(jù)發(fā)掘事實(shí)上是一個(gè)綜合性的過程中，在這個(gè)過程中需要從大量數(shù)據(jù)當(dāng)中進(jìn)行“隱性數(shù)據(jù)”提取，這些數(shù)據(jù)無論是用于信息管理、查詢優(yōu)化還是過程控制等都有著十分重要的作用。當(dāng)然數(shù)據(jù)發(fā)掘涉及范圍十分廣泛，它不單單涵蓋了數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，同時(shí)還承載了數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算等，對(duì)相關(guān)人員具有較高的專業(yè)性要求。近年來隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大使得電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)承載量得到了極大的提升，這也使得電力行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也越來越重視。例如在變壓器測(cè)試過程中由于一些客觀或主觀因素影響會(huì)造成一系列的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，再加上變壓器復(fù)雜程度較高，使得它的故障呈現(xiàn)了不確定性，而基于數(shù)據(jù)發(fā)掘則能夠?qū)⑦@些潛在因素解剖出來，這也使其在電力系統(tǒng)當(dāng)中有了巨大的應(yīng)用空間

2.基于數(shù)據(jù)挖掘的變壓器故障診斷系統(tǒng)分析

對(duì)于數(shù)據(jù)發(fā)掘而言它是一個(gè)完整的規(guī)程，在此規(guī)程當(dāng)中需要對(duì)大型數(shù)據(jù)庫的有效實(shí)用信息進(jìn)行發(fā)掘，使其成為決策信息。對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘環(huán)境而言其中涉及到了變壓器數(shù)據(jù)集市、數(shù)據(jù)集市服務(wù)器、數(shù)據(jù)發(fā)掘模塊中以及可視化工具。變壓器數(shù)據(jù)集市是最為主要的工作對(duì)象，服務(wù)器主要是針對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)掘模塊的要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，而數(shù)據(jù)發(fā)掘模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心構(gòu)建，它可對(duì)變壓器的DGA數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理并進(jìn)行迅速化的數(shù)據(jù)分類[1]?？梢暬ぞ邉t實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，讓用戶可以更為清晰地觀察的數(shù)據(jù)動(dòng)向并進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)發(fā)掘主要遵循了以下流程：原始DGA數(shù)據(jù)→被選擇數(shù)據(jù)→預(yù)處理后的數(shù)據(jù)→被抽取的知識(shí)→可視化狀態(tài)結(jié)果。

數(shù)據(jù)發(fā)掘完成后則需要對(duì)條件屬性、決策屬性進(jìn)行確定，換句話說故障診斷事實(shí)上就是由故障征兆至故障類型的映射，根據(jù)相關(guān)條件對(duì)其進(jìn)行分類并整合，這就涉及到了分類模型的設(shè)計(jì)。盡管變壓器的故障種類較為繁雜，但是故障的特征性也較多，那么分類器設(shè)計(jì)過程中就需要對(duì)典型代表的特征屬性進(jìn)行捕捉，使用較少量的特征性信息來反映出更多的需求信息。對(duì)于變壓器而言絕緣油的狀態(tài)是十分重要的參考，在變壓器處于不同工作條件下時(shí)絕緣油當(dāng)中溶解氣體濃度及各種氣體比例關(guān)系存在較為明顯的差異，那么便可以根據(jù)這種差異化特則將變壓器的故障清晰地反映出來，同時(shí)也可以將它視作絕緣老化判定的參考標(biāo)準(zhǔn)[2]。定義屬性條件以及來匹配相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型并以此結(jié)構(gòu)構(gòu)建出數(shù)據(jù)庫。

在上述基礎(chǔ)上還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理，這是數(shù)據(jù)預(yù)處理過程中的關(guān)鍵內(nèi)容。從需求上來看連續(xù)性離散化的需求主要來自以下方面：由于在實(shí)際工作過程中數(shù)據(jù)集當(dāng)中涵蓋了大量數(shù)據(jù)，因此形成了大量的數(shù)據(jù)集，若直接對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘就需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，同時(shí)這些數(shù)據(jù)集也會(huì)占用大量的數(shù)據(jù)空間，那么采取連續(xù)離散化那么便可以讓數(shù)據(jù)量得到有效壓縮，讓數(shù)據(jù)處理負(fù)荷得到控制。在本研究中采取了樸素貝葉斯分類器來進(jìn)行數(shù)據(jù)分離，也就是說將相關(guān)屬性值看成定性數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)離散化。結(jié)合相關(guān)導(dǎo)則[3]得到離散化標(biāo)準(zhǔn)表，如下所示：

3.結(jié)語

由以上研究可知基于數(shù)據(jù)挖掘的變壓器故障診斷過程中故障數(shù)據(jù)整合分類是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它是確保故障診斷取得成效性的基礎(chǔ)，利用樸素貝葉斯分類器來進(jìn)行離散分離從而保證數(shù)據(jù)的有效性，同時(shí)構(gòu)建對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫為故障診斷提供良好的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]張永宜，段志宏. 基于專家知識(shí)庫的電力變壓器故障診斷系統(tǒng)[J]. 西安工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2011（04）

[2]劉守明，胡志坤，王美玲. 基于知識(shí)庫的電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2011（07）

[3]張金江，梁耀升，尹玉娟. 基于模糊理論與支持向量機(jī)的變壓器故障診斷方法[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2011（02）.