基于數(shù)據(jù)挖掘的電網(wǎng)隱患等級自動評估方法

李翔++莫琦++付龍明++王立娜++盧穎浩

摘 要：電網(wǎng)運行隱患的有效控制在電網(wǎng)建設(shè)和運行中起著至關(guān)重要的作用。隨著電力需求的不斷提升，電網(wǎng)運行的可靠性要求也越來越高，電網(wǎng)運行隱患問題對電網(wǎng)可靠性影響非常大。該文通過分析某電力系統(tǒng)對控制安全隱患的要求，提出了電網(wǎng)安全隱患評估定級方法，為確保電力系統(tǒng)可靠運行提供重要保障。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘 安全生產(chǎn)隱患 評估定級 決策樹 分類算法

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（b）-0099-02

在電網(wǎng)的運行過程中，安全生產(chǎn)隱患的存在給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來了重大的影響。如不加以注意，很有可能導(dǎo)致電網(wǎng)運行故障。電網(wǎng)運行安全隱患給電網(wǎng)造成直接和間接的經(jīng)濟損失是十分巨大的，因此必須要加以重視。尤其是電力系統(tǒng)直接面向廣大用戶，電網(wǎng)安全生產(chǎn)隱患如不予以即時解決，很可能釀成難以挽回的損失。對電網(wǎng)安全隱患展開評估定級，對于防止重大事故發(fā)生、提高應(yīng)急能力、提高電網(wǎng)運行有序性等都有著重大意義。而目前的電網(wǎng)隱患等級評估還沒有應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，評估準(zhǔn)確性有待提高，這在一定意義上給電網(wǎng)埋下了隱患。所以該文針對這種情況提出了一種決策樹算法的隱患等級評估辦法，能及時準(zhǔn)確地評定隱患等級，從而給電網(wǎng)穩(wěn)定運行提供了有力的保障。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)簡介

數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）是一種知識發(fā)現(xiàn)的過程，它主要基于統(tǒng)計學(xué)、人工智能、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，高度自動化地分析數(shù)據(jù)，做出歸納性的推理，從中挖掘出潛在的模式，并對未來情況進行分析、預(yù)測，以輔助管理者、決策者評估風(fēng)險、做出正確的決策。利用數(shù)據(jù)挖掘進行數(shù)據(jù)分析常用的方法主要有分類、回歸分析、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則、特征、變化和偏差分析、Web 頁挖掘等，它們分別從不同的角度對數(shù)據(jù)進行挖掘。

決策樹（Decision tree）由一個決策圖和可能的結(jié)果（包括資源成本和風(fēng)險）組成，用來創(chuàng)建到達目標(biāo)的規(guī)劃。決策樹建立并用來輔助決策，是一種特殊的樹結(jié)構(gòu)。決策樹是一個利用像樹一樣的圖形或決策模型的決策支持工具，包括隨機事件結(jié)果，資源代價和實用性。它是一個算法顯示的方法。決策樹經(jīng)常在運籌學(xué)中使用，特別是在決策分析中，它幫助確定一個能最可能達到目標(biāo)的策略。如果在實際中，決策不得不在沒有完備知識的情況下被在線采用，一個決策樹應(yīng)該平行概率模型作為最佳的選擇模型或在線選擇模型算法。決策樹的另一個使用是作為計算條件概率的描述性手段。該文就是利用決策樹算法進行分類分析為電網(wǎng)系統(tǒng)隱患進行定級評估。

2 電網(wǎng)安全生產(chǎn)隱患

2.1 電網(wǎng)安全生產(chǎn)隱患概述及隱患管理現(xiàn)狀

根據(jù)對國內(nèi)某電網(wǎng)公司的調(diào)查走訪，電網(wǎng)公司在對于系統(tǒng)運行中違反安全生產(chǎn)法律、法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和安全生產(chǎn)管理制度的規(guī)定，或者其他可能導(dǎo)致系統(tǒng)正常運行受到影響的不安全因素，主要包括電網(wǎng)運行過程中異常事件原因不清楚、設(shè)備及設(shè)施的不安全狀態(tài)、非常態(tài)的電網(wǎng)運行工況、人的不安全行為和管理上的缺陷等情況。其管理現(xiàn)狀完全沒有做到標(biāo)準(zhǔn)化，同時也沒有對應(yīng)明確的隱患評估定級以及處理措施。這種情況下給電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運行埋下了很大的安全隱患，一旦隱患事故發(fā)生將會造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。

2.2 電網(wǎng)安全生產(chǎn)隱患評估定級的重要性

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)企業(yè)的安全生產(chǎn)十分重要，而安全隱患幾乎存在于系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)，為了減少人員傷亡、傷害以及財產(chǎn)的損失，這就需要加大安全隱患排除力度，切實有效地為事故發(fā)生做好預(yù)防。目前隱患排查工作已作為一項例行工作開展，但對于隱患排查工作開展的規(guī)范化，排查結(jié)果的規(guī)律化評估尚缺乏基礎(chǔ)性研究的支撐，也沒有類似的專家評估系統(tǒng)。傳統(tǒng)隱患評估不同評估對象往往根據(jù)單一業(yè)務(wù)情況通過評估方式的人為選取進行安全隱患的評估工作，評估方式的選擇過程智能化、自動化程度不高。對此根據(jù)決策樹算法進行隱患自動評估定級，評估結(jié)果將為隱患措施的制定提供可靠、準(zhǔn)確和及時的信息參考，為系統(tǒng)運行安全生產(chǎn)提供科學(xué)高效的評估支持。

3 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在隱患評估定級中的應(yīng)用

3.1 隱患評估定級的技術(shù)方案

（1）從電網(wǎng)系統(tǒng)運行的實際工作出發(fā)，依據(jù)系統(tǒng)運行隱患管理制度，對系統(tǒng)運行各項中的安全隱患進行分類、定級，梳理形成量化分級的電網(wǎng)運行安全隱患標(biāo)準(zhǔn)庫；（2）隱患等級決策樹構(gòu)建。選定隱患標(biāo)準(zhǔn)庫作為訓(xùn)練樣本，提取隱患等級標(biāo)示屬性，挖掘歸納出隱患分類、分級規(guī)則，構(gòu)建隱患等級評估決策樹；（3）通過隱患等級評估決策樹，把數(shù)據(jù)庫中的元組映射到給定類別中的某一個，發(fā)現(xiàn)某一條隱患是屬于某一特定數(shù)據(jù)子集的規(guī)則；（4）由隱患測試數(shù)據(jù)檢驗生成的隱患等級決策樹，消除由于統(tǒng)計噪聲或數(shù)據(jù)波動對決策樹的影響來達到凈化樹的目的，得到一棵正確的隱患等級決策樹（見圖1）。

3.2 隱患評估定級的具體實施方式

3.2.1 構(gòu)建隱患標(biāo)準(zhǔn)庫

從電網(wǎng)系統(tǒng)運行的實際工作出發(fā)，依據(jù)系統(tǒng)運行隱患管理制度，對系統(tǒng)運行各項中的安全隱患進行分類、定級，梳理形成量化分級的電網(wǎng)運行安全隱患標(biāo)準(zhǔn)庫，具體包括系統(tǒng)運行隱患的定義、隱患分類、隱患等級、隱患范例、隱患危害、關(guān)聯(lián)制度、防范措施等。

3.2.2 隱患等級決策樹構(gòu)建

采用大數(shù)據(jù)挖掘中的決策樹算法實現(xiàn)隱患等級的自動評估，具體步驟分為兩個階段：第一階段，隱患等級決策樹構(gòu)建。通過遞歸地算法將訓(xùn)練集生成一棵隱患等級決策樹。第二階段，由隱患測試數(shù)據(jù)檢驗生成的隱患等級決策樹，消除由于統(tǒng)計噪聲或數(shù)據(jù)波動對決策樹的影響來達到凈化樹的目的，得到一棵正確的隱患等級決策樹。選定包含隱患標(biāo)示屬性的隱患標(biāo)準(zhǔn)庫作為訓(xùn)練樣本，挖掘歸納出分類分級規(guī)則，通過將隱患標(biāo)準(zhǔn)庫按專業(yè)類型、隱患等級等屬性規(guī)則進行劃分，構(gòu)建隱患等級評估模型，通過隱患等級評估模型，把數(shù)據(jù)庫中的元組映射到給定類別中的某一個，發(fā)現(xiàn)某一條隱患是屬于某一特定數(shù)據(jù)子集的規(guī)則。隱患等級決策樹構(gòu)建步驟：（1）選定包含隱患標(biāo)示屬性的隱患標(biāo)準(zhǔn)庫作為訓(xùn)練樣本E，通過將隱患標(biāo)準(zhǔn)庫按專業(yè)類型、隱患等級等屬性規(guī)則進行劃分，若E的記錄都屬于同一類（純的），類別屬性值為Xi，則選擇Xi作為葉節(jié)點（也是根節(jié)點），結(jié)束；否則把E作為當(dāng)前數(shù)據(jù)集；（2）對于當(dāng)前數(shù)據(jù)集，選擇最佳分割標(biāo)準(zhǔn)，把數(shù)據(jù)集劃分為不同子數(shù)據(jù)集；（3）逐個處理子數(shù)據(jù)集，若子數(shù)據(jù)集是純的。類別屬性值為Xi，則選擇Xi作為葉節(jié)點，轉(zhuǎn)（4）；否則，把該子數(shù)據(jù)集作為當(dāng)前數(shù)據(jù)集，轉(zhuǎn)（2）；（4）若子數(shù)據(jù)集處理完，結(jié)束；否則轉(zhuǎn)（3）（見圖2）。

3.3 隱患評估定級的顯著優(yōu)勢

通過以上隱患自動評估的詳細步驟可以看到，對隱患標(biāo)準(zhǔn)庫中的數(shù)據(jù)進行挖掘分析，可以充分利用已有的資源對當(dāng)前的安全隱患進行定級。其中構(gòu)建安全隱患等級決策樹，實現(xiàn)自安全隱患等級自動評估，可以實現(xiàn)評估結(jié)果更加標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、規(guī)范化的評估結(jié)果。評估結(jié)果準(zhǔn)確性的提高，將為隱患措施的制定提供可靠、準(zhǔn)確和及時的信息參考，為系統(tǒng)運行安全生產(chǎn)提供科學(xué)高效的評估支持。

4 結(jié)語

電網(wǎng)隱患等級制動評估主要是實現(xiàn)隱患等級評定的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化，減少人為主觀因素的影響，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要保障。通過對隱患的自動評估，就能夠防止故障和異常狀況對電力系統(tǒng)造成不良影響。在對電網(wǎng)安全生產(chǎn)隱患進行分析后，使用決策樹分析方法計算電網(wǎng)安全生產(chǎn)隱患發(fā)生的幾率并且對隱患進行分析，對其提出了相應(yīng)的解決對策，有利于電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運行。

參考文獻

[1] 李平榮.大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與應(yīng)用[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報，2014，10（103）：145-147.

[2] 樓巍.面向大數(shù)據(jù)的高維數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)研究[D].上海大學(xué)，2013.