張坤++黃俊杰++王文爍++方圓++馬琳

摘要：利用決策樹分類算法技術(shù)對各廠家輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的可靠性指標進行自動監(jiān)控統(tǒng)計，通過對決策樹工具的深入研究得出輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置在通信、缺陷、數(shù)據(jù)有效性等方面分類計算方式，提升對各類裝置廠家設(shè)備質(zhì)量科學(xué)性評估。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)可用性計算 通信故障分析 設(shè)備缺陷分析

中圖分類號：TP181 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0127-02

隨著國內(nèi)輸變電設(shè)備在線監(jiān)測裝置的數(shù)量及規(guī)模不斷擴大，大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)缺乏專業(yè)的軟件工具進行數(shù)據(jù)自動過濾和分析，各供電單位安裝了大量的輸變電設(shè)備監(jiān)測裝置，積累了大量的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域的一個重要工作便是根據(jù)各種狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設(shè)備的狀態(tài)評價，但是裝置尤其是輸電監(jiān)測裝置的低可用性阻礙了工作的開展。

輸變電監(jiān)測裝置的可用性主要依賴于幾個方面：一是監(jiān)測裝置采集量的準確度；二是監(jiān)測參數(shù)的計算方法；三是裝置與主站之間的通信情況；另外還包括電源狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸頻率等其他因素。

目前，國內(nèi)外在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方面主要集中于輸變電監(jiān)測裝置可靠性提高和監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用方面。對于輸電線路監(jiān)測裝置，由于安裝位置的差異性、通信條件的差異性、環(huán)境的惡劣性方面差異較大，對于裝置可用性或數(shù)據(jù)有效性環(huán)節(jié)通常關(guān)注較多的為嚴重偏離正常值的數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)與線路設(shè)計緊密相關(guān)、需與線路試驗數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)緊密結(jié)合使用，監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性分析還需借助各類數(shù)據(jù)分析工具，目前普遍缺少關(guān)注，主要為線路運維人員根據(jù)經(jīng)驗主觀關(guān)注。對于變電監(jiān)測裝置，監(jiān)測裝置的可用性相對較高，運維人員也主要根據(jù)經(jīng)驗判斷設(shè)備的可用性，目前數(shù)據(jù)可用性判斷主要為以下幾種。

（1）輸變電監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)有效性問題。

此類問題的表現(xiàn)為：在一定時間段內(nèi)“統(tǒng)計時間”（為了便于計算和展示默認為一個月，可以由用戶手動設(shè)置修改），服務(wù)器可以接收到裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，但是接收數(shù)據(jù)中包含無效數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫中儲存的數(shù)據(jù)中包含無效數(shù)據(jù)。

（2）輸變電監(jiān)測裝置通信問題。

此類問題的表現(xiàn)為：在一定時間段內(nèi)“統(tǒng)計時間”（為了便于計算和展示默認為一個月，可以由用戶手動設(shè)置修改），服務(wù)器接收數(shù)據(jù)時斷時續(xù)，即數(shù)據(jù)庫中儲存的數(shù)據(jù)時斷時續(xù)。

（3）輸變電監(jiān)測裝置本體缺陷問題。

此類問題的表現(xiàn)為：在一定時間段內(nèi)“本體缺陷時間”（為了便于計算和展示默認為一個月，可以由用戶手動設(shè)置修改），服務(wù)器接收不到數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫中儲存的數(shù)據(jù)沒有此類數(shù)據(jù)。

采用決策樹計算模式對以上3種類型進行分類量化，并對每種類型進行決策計算，求出該類型下評價分值。

決策樹是一個預(yù)測模型；他代表的是對象屬性與對象值之間的一種映射關(guān)系。樹中每個節(jié)點表示某個對象，而每個分叉路徑則代表的某個可能的屬性值，而每個葉結(jié)點則對應(yīng)從根節(jié)點到該葉節(jié)點所經(jīng)歷的路徑所表示的對象的值。決策樹僅有單一輸出，若欲有復(fù)數(shù)輸出，可以建立獨立的決策樹以處理不同輸出。數(shù)據(jù)挖掘中決策樹是一種經(jīng)常要用到的技術(shù)，可以用于分析數(shù)據(jù)，同樣也可以用來作預(yù)測。

一個決策樹包含三種類型的節(jié)點：

決策樹學(xué)習(xí)也是資料探勘中一個普通的方法。在這里，每個決策樹都表述了一種樹型結(jié)構(gòu)，它由它的分支來對該類型的對象依靠屬性進行分類。每個決策樹可以依靠對源數(shù)據(jù)庫的分割進行數(shù)據(jù)測試。這個過程可以遞歸式的對樹進行修剪。 當(dāng)不能再進行分割或一個單獨的類可以被應(yīng)用于某一分支時，遞歸過程就完成了，另外，隨機森林分類器將許多決策樹結(jié)合起來以提升分類的正確率。

決策樹同時也可以依靠計算條件概率來構(gòu)造。決策樹如果依靠數(shù)學(xué)的計算方法可以取得更加理想的效果。 數(shù)據(jù)庫已如下所示：（x， y） = （x1， x2， x3…， xk， y）相關(guān)的變量 Y 表示我們嘗試去理解，分類或者更一般化的結(jié)果。 其他的變量x1， x2， x3 等則是幫助我們達到目的的變量。如圖1所示。

1 單個裝置可用性量化方法

輸變電監(jiān)測裝置的可用性量化結(jié)果包括輸變電監(jiān)測裝置本體缺陷量化結(jié)果、通信問題、數(shù)據(jù)有效性量化結(jié)果兩種。

1.1 輸變電監(jiān)測裝置通信問題量化方法

主要表現(xiàn)為在一定時間段（需要相關(guān)人員手動設(shè)置）內(nèi)，根據(jù)裝置的有沒有上傳數(shù)據(jù)來計算裝置通信問題比例，即數(shù)據(jù)中出現(xiàn)缺值。具體方法是通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的缺失數(shù)據(jù)的判斷和統(tǒng)計，進而得到輸變電監(jiān)測裝置通信問題量化結(jié)果：

1.2 輸變電監(jiān)測裝置本體缺陷問題量化方法

由現(xiàn)場相關(guān)工作人員負責(zé)手動輸入，并確認為輸變電監(jiān)測本體缺陷問題裝置，進而組織人員維修或?qū)嵤┢渌麢z修方法。

輸變電監(jiān)測裝置本體缺陷問題量化分值只有0（缺陷）和1（正常）兩種。在一定時間段（以自然月為最小時間單位）內(nèi)取正常裝置狀態(tài)的平均值。

其中，裝置正常天數(shù)是指服務(wù)器能夠接收到數(shù)據(jù)的天數(shù)，通過對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得到。

1.3 單個輸變電監(jiān)測裝置可用性量化方法

一個輸變電監(jiān)測裝置的可用性量化的最終結(jié)果為前面三種量化結(jié)果的平均值。

單個輸變電監(jiān)測裝置可用性量化結(jié)果為：

輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置及具體監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)表如表1：

2 總體裝置可用性量化方法

同一廠家同一類型的裝置可用性量化結(jié)果：

同一線路同一類型的裝置可用性量化結(jié)果可參照（公式4）計算。

總結(jié)：通過輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置運行狀態(tài)的研究，結(jié)合決策樹分類算法工具實現(xiàn)了對各類輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置質(zhì)量的提升，提高了對全網(wǎng)輸變電設(shè)備有效監(jiān)控，保障了電網(wǎng)運行安全。