基于大數(shù)據(jù)的配電變壓器重過載概率預(yù)測研究目錄TOC\h\z\t"一級樣式,1,11,1,22,2"摘要 摘要本文基于大數(shù)據(jù)的背景下主要研究了我國配電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題，分析了配電網(wǎng)的相關(guān)因素，提出用C4.5+決策樹分類模型，來建模分析預(yù)測配電變壓器重過載問題，在給定數(shù)據(jù)范圍下用Tempo機器學(xué)習(xí)進行AI建模，通過輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)拆分，C4.5+決策樹分類，訓(xùn)練集模型評估，模型利用等通過一系列模型構(gòu)建流程，最后得出預(yù)測結(jié)果．此文章希望為以后相關(guān)學(xué)術(shù)研究做出貢獻．關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智能電網(wǎng)；模型預(yù)測；配電網(wǎng)第1章緒論1.1論文研究的背景及意義智能電網(wǎng)項目建設(shè)發(fā)展是我們在推動當(dāng)今世界各國現(xiàn)代電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)建設(shè)健康發(fā)展的過程中所必將帶來技術(shù)的革新和提升，在我國是一個能源大國的基礎(chǔ)上，這項技術(shù)被認(rèn)為是最具有研究潛力的方向之一．我國對現(xiàn)代電力系統(tǒng)進行不斷的深化改革，旨在為電力行業(yè)提供更好的服務(wù)和技術(shù)支持．隨著世界上的自然資源枯竭，例如煤炭、石油等資源正在日益減少，全球為了可持續(xù)發(fā)展，正在將電網(wǎng)系統(tǒng)打造成為一個清潔、環(huán)保、節(jié)能的項目，這個項目需要全球共同努力，保護我們的家園．未來幾年我國智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展是一個重要戰(zhàn)略目標(biāo)．雖然我國智能電網(wǎng)的理論研究和應(yīng)用實踐還只是處于剛剛開始起步的一個時期，但是如果我們把如何建設(shè)一個智能化的電網(wǎng)建設(shè)作為當(dāng)今世界上許多國家致力于研發(fā)和升級的項目，完善的智能電網(wǎng)系統(tǒng)會使我們的電力系統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)行業(yè)不斷變革和健康發(fā)展．本文在大數(shù)據(jù)的背景下基于智能電網(wǎng)主要研究了我國配電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題．“電網(wǎng)”即電能傳遞與輸送的主要承載者，從保證電網(wǎng)安全可靠地供電的角度，其中用戶的需求大致有兩個大的方面：第一，如何實現(xiàn)持續(xù)供電．電能是人們?nèi)粘Ｉ钪斜貍涞模F(xiàn)代社會沒了持續(xù)的供電會帶來不必要的混亂，給人們帶來不便．第二，如何保證電能的質(zhì)量．電能質(zhì)量是大家容易忽略的一個方面，如果電能質(zhì)量出現(xiàn)了問題，那么會嚴(yán)重影響發(fā)電、輸送電能、用戶用電等方面．上述兩個方面都是建設(shè)智能電網(wǎng)所必須要考慮的，因為電能不持續(xù)或者電能質(zhì)量較差，輕則會造成不必要的損失，重則會威脅人們的生命安全．在我國現(xiàn)代信息和科技發(fā)達的新時代，大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用，推動了我國現(xiàn)代經(jīng)濟社會的發(fā)展過程，也是我國配電網(wǎng)的現(xiàn)代化、信息化、智能化快速發(fā)展的一個有力保證．在我國配電網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展實踐中，配電網(wǎng)已經(jīng)實現(xiàn)了一種實時自動監(jiān)控、遠(yuǎn)程調(diào)度、用電情況預(yù)測、智能化用電等管理模型，為新的時期我國優(yōu)化了配電網(wǎng)的科學(xué)發(fā)展，構(gòu)建了現(xiàn)代化我國的電網(wǎng)制造體系，起到了重要的作用．隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電能的要求越來越高，各領(lǐng)域各行業(yè)都需要穩(wěn)定可靠的電能，建設(shè)好智能電網(wǎng)符合當(dāng)下經(jīng)濟發(fā)展形勢，是國家發(fā)展重要的一部分．建設(shè)質(zhì)量可靠的國家智能電網(wǎng)需要強大的技術(shù)支持，努力達到可靠和智能兩個要求．當(dāng)前，我國已經(jīng)基本形成了堅強可靠的智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且在智能化方面下了很大的功夫，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究的方向主要是針對實現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、智能化、自動化．健全和完善相關(guān)結(jié)構(gòu)，保障中國電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運行．1.2大數(shù)據(jù)的定義大數(shù)據(jù)一詞最早出現(xiàn)于2001年道格本尼提出的，隨后在2008年首次以BigData作為大數(shù)據(jù)的名稱定義，發(fā)展至今，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)廣泛存在于我們的日常生活中，依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人們利用大數(shù)據(jù)可以完成許多的工作，實現(xiàn)智能化操作．我國出現(xiàn)大數(shù)據(jù)一詞與國外比較晚，但是隨著國內(nèi)技術(shù)的不斷提升，國內(nèi)有關(guān)大數(shù)據(jù)的行業(yè)正在迅猛發(fā)展．將大數(shù)據(jù)本土化定義為：通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)或者是移動終端等技術(shù)展開對于世界的了解．大數(shù)據(jù)在現(xiàn)代社會被廣泛使用，例如人們通過電商平臺搜索自己喜歡的商品時，平臺會根據(jù)大數(shù)據(jù)給用戶推薦相關(guān)產(chǎn)品，從而幫助用戶．1.3大數(shù)據(jù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢麥肯錫在其近期發(fā)表的2016年研究成果報告中再次明確指出：中國企業(yè)的財務(wù)數(shù)據(jù)已經(jīng)深入地廣泛滲透到每一個不同行業(yè)和各項政府財政管理部門職能的各個領(lǐng)域，逐漸逐步發(fā)展為并成為重要的企業(yè)制造力驅(qū)動因素．而目前人們對于這一系列海量行業(yè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確理解與綜合運用必然也直接預(yù)示了新一輪中國企業(yè)生產(chǎn)率的快速增長與企業(yè)消費者收入盈余增長浪潮的即將來臨．移動互聯(lián)網(wǎng)中的商業(yè)智能、咨詢與信息服務(wù)以及健康等在保險、零售業(yè)、金融業(yè)、通訊等各個不同行業(yè)中進一步地應(yīng)用顯現(xiàn)，并且由此產(chǎn)生了很多巨大的企業(yè)社會經(jīng)濟價值和其在行業(yè)內(nèi)的發(fā)展提升空間．目前典型的大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域有：1．商業(yè)和智能化領(lǐng)域：移動互聯(lián)網(wǎng)和社交媒體網(wǎng)站帶來的機會是給各種社交組織和機構(gòu)通過對于大數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合運用，使大量產(chǎn)品和顧客的信息均為可以從該社交網(wǎng)站上實時獲取．2008年美國的金融危機迅速席卷整個世界之后，餐飲企業(yè)也因此受到了巨大的重創(chuàng)．在很多食品行業(yè)都是通過暫時關(guān)閉自己的門店以緩解經(jīng)濟危機的條件情況下，星巴克卻充分利用了區(qū)位數(shù)據(jù)分析法方便快捷地找準(zhǔn)了最恰當(dāng)?shù)牡攸c來建立新店，并成功拓展了．2．服務(wù)領(lǐng)域：一方面，公共組織可以充分利用云計算技術(shù)把自己所積累的大量歷史數(shù)據(jù)資料進行綜合挖掘和利用，從而為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的交通服務(wù)，比如在交通領(lǐng)域?qū)崟r的路況和對交通導(dǎo)向．美國俄亥俄州交通部，就是利用云計算分析和處理的大數(shù)據(jù)技術(shù)來幫助客戶了解和掌握惡劣天氣下發(fā)生的道路狀況．另一方面，公共醫(yī)療機構(gòu)也是可以通過對某些領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)進行實時分析來提高對危機的監(jiān)測和預(yù)警能力．谷歌公司通過對于人們在網(wǎng)上搜尋到的詞條與疾病指揮中心的數(shù)據(jù)結(jié)果進行了分析和綜合處理，有效及時準(zhǔn)確地判定出了這種類型流感傳播的主要來源，為公共健康醫(yī)療機構(gòu)的發(fā)展提供了有價值的資料．3．政府日志決策采集領(lǐng)域：通過對決策數(shù)據(jù)的實時綜合分析挖掘，從而有效地大大提高了各級政府日志決策的分析科學(xué)性和決策信息的采集時效性．通過對各個各級政府部門官方網(wǎng)站及其中的政府日志決策信息采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行實時整合和分析集成，為各級人民政府及其有關(guān)職能部門和政府領(lǐng)導(dǎo)工作人員及時提供一種更加可視化的各級政府工作決策日志信息采集系統(tǒng)技術(shù)支撐解決服務(wù)．其中比如：2008年日本重大規(guī)模地震海嘯事件預(yù)測發(fā)生后歷時只需9分鐘，美國聯(lián)邦國家國土海洋和海岸大氣動物管理局就已經(jīng)實時發(fā)布了詳盡的日本海嘯影響預(yù)警，并且隨即通過對美國海洋地震傳感器所采集獲得的日本海嘯地震影響實時預(yù)測資料數(shù)據(jù)進行了綜合電腦分析模擬，制訂制作出詳盡的日本海嘯影響預(yù)測以及應(yīng)急處置措施，并將自己設(shè)計制作的各種日本海嘯地震影響預(yù)測模型以及事件數(shù)據(jù)實時公開化并發(fā)布上傳到美國youtube等官方網(wǎng)站．1.4大數(shù)據(jù)引申出的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)隨著移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和信息處理技術(shù)的高速發(fā)展進步，人們所需要積累的數(shù)據(jù)資料量急劇快速上升，動輒以t、tb千萬計，如何從眾多的的海量數(shù)據(jù)資料中進行搜集和分析提取有用的數(shù)據(jù)資料或者相關(guān)知識已經(jīng)逐漸變得當(dāng)務(wù)之急．?dāng)?shù)據(jù)挖掘技術(shù)是一種為了能夠順應(yīng)這個時代需要而應(yīng)運而生并且逐漸發(fā)展應(yīng)用起來的一種基于數(shù)據(jù)處理的新技術(shù)．它也是我們進行數(shù)據(jù)知識系統(tǒng)開發(fā)的一個重要關(guān)鍵步驟．?dāng)?shù)據(jù)綜合挖掘的分析任務(wù)主要類型包括分類關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分析、聚類分析、分類數(shù)據(jù)預(yù)測、時間跟蹤序列和數(shù)據(jù)偏差跟蹤分析．第2章我國配電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題2.1配電網(wǎng)的概念及特點在目前我國一些現(xiàn)代化的大型電力系統(tǒng)中，大型火力發(fā)電廠往往本身是一個遠(yuǎn)離當(dāng)?shù)刎?fù)荷的電壓中心，發(fā)電廠所需要產(chǎn)生的當(dāng)?shù)仉娔埽话愣际切枰?jīng)過一些高壓或者超高壓的當(dāng)?shù)剌旊娀ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)直接運送用戶到一些相應(yīng)的當(dāng)?shù)刎?fù)荷電壓中心，然后由一些相應(yīng)的當(dāng)?shù)刎?fù)荷電壓中心由一些相應(yīng)的負(fù)荷電壓密度等級較低的輸電網(wǎng)絡(luò)把這些相應(yīng)的當(dāng)?shù)仉娔苤苯臃峙漭斔徒o相應(yīng)用戶，這種以各級電站相應(yīng)的負(fù)荷電壓等級為主的相應(yīng)電力傳輸線路和其相互沒有聯(lián)系的大型變電站所共同構(gòu)成的一個配電統(tǒng)一體，被我們稱為一種相應(yīng)的當(dāng)?shù)嘏潆娀ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)，即一種起到直接有效分配用戶供電和相應(yīng)動力設(shè)備作用的相應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，又被我們稱為相應(yīng)配電網(wǎng)，供應(yīng)于當(dāng)?shù)貐^(qū)域內(nèi)的所有相應(yīng)配電動力線路及其他相應(yīng)配電動力設(shè)備的相應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)其總稱，也就這就是我們所謂的相應(yīng)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)．按電壓等級分為：高壓輸電網(wǎng)(220kV，500kV，750kV，1000kV)高壓配電網(wǎng)(66kV，10kV)中壓配電網(wǎng)(10kV，35kV)低壓配電網(wǎng)(220-380V)按地域分:城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)一、城市配電網(wǎng)的主要特點：(1)由于深入到城市的中心區(qū)和人口密集的地方，負(fù)載比較集中，發(fā)展的速度快，所以在進行規(guī)劃的過程中應(yīng)該保留一個發(fā)展的余地．(2)用戶對供電質(zhì)量要求高．(3)由于配電網(wǎng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)比較高，在安全和經(jīng)濟上的合理均衡下，要求其供電具備較高的可靠性．(4)由于無線配電網(wǎng)在無線調(diào)度上的供電接線比較復(fù)雜，需要我們充分考慮配電在無線調(diào)度上的接線靈活性、運行上的無線供電系統(tǒng)連續(xù)性及其它的經(jīng)濟效益．(5)隨著配電網(wǎng)自動化水平的提高，對供電管理水平的要求越來越高．(6)公共配電電網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)要求比較高．由于目前城市公共配電網(wǎng)建設(shè)中的輸變線路與其他變電站建設(shè)需要充分綜合考慮到其系統(tǒng)占地面積小、容量大、安全可靠、維修維護費用少以及影響城市整體景觀．二、農(nóng)村配電網(wǎng)的主要特點：(1)由于用戶供電設(shè)備系統(tǒng)傳輸線路距離較長，分布利用范圍寬，負(fù)載較小而分散；由于用戶供電的周期季節(jié)性相對較強，且供電設(shè)備的綜合利用率相對較低．(2)目前我國雖然經(jīng)濟社會發(fā)展迅猛，但是仍然普遍存在著許多建設(shè)項目沒有明確總體規(guī)劃，布局不合理，施工沒有嚴(yán)格的總體規(guī)劃，設(shè)備技術(shù)質(zhì)量水平較差等缺乏先天自然條件的主要缺陷．(3)我國的農(nóng)電企業(yè)組織結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，專門技術(shù)能力較低．(4)我們的農(nóng)電系統(tǒng)的用戶大多數(shù)為鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、農(nóng)村排灌及其他農(nóng)民的生活使用電，用戶的安全使用電意識匱乏，嚴(yán)重影響了安全的供用電．2.2我國傳統(tǒng)配電網(wǎng)的不足配電網(wǎng)的發(fā)展對于城市來說是很重要的，隨著城市的要求不斷提高，對電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性也有較高的要求．實際運行中，要將城市布局和電力系統(tǒng)考慮進去，合理科學(xué)地分配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，才能使得電網(wǎng)穩(wěn)定運行．城市的規(guī)劃建設(shè)與電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)密切相關(guān)，隨著城市的用電負(fù)荷不斷提高，電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和可靠性成了城市配置電網(wǎng)首要考慮的因素，要求越高，那么電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)也就越高．當(dāng)前，我國城市電網(wǎng)建設(shè)中，形成了一種無法相互適應(yīng)的配電網(wǎng)體系，給我國的電能輸送帶來了諸多問題，從而導(dǎo)致城市居民受到不利影響．結(jié)合城市電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中存在的問題，配電網(wǎng)無法適應(yīng)人們的使用需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1．配電運輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)電源點落后于電源我國大型城市配電建設(shè)的快速發(fā)展，由于目前我國大型城市的建設(shè)規(guī)模與城市商業(yè)化的不斷建立，電源點的上網(wǎng)容量和對用電能源的輸出也就因此受到了很大限制，特別是在城市配電網(wǎng)絡(luò)線路建設(shè)中的電能傳遞．2．自改革和開放以來，城市建設(shè)發(fā)展速度迅猛，負(fù)荷年均增長率很高，但是電力配套工程的建設(shè)措施不及時，輸電管線半徑小，線路長，瓶頸效應(yīng)也比較突出，電能在城市中輸送得不到去，往往會因此引起嚴(yán)重的停電事故．3．對于電纜出線運行路徑和運輸通道的成本影響與實際城市規(guī)劃并沒有很好的相互適應(yīng)，有些偏遠(yuǎn)地方已經(jīng)完全改用了地下架空電纜，施工和項目建設(shè)時的成本也不被充分允許，采用雙層架空電纜導(dǎo)線時用戶所處的地理環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)條件也可能會有所受限，有些偏遠(yuǎn)地區(qū)則可能是已經(jīng)采用了雙層絕緣式架空導(dǎo)線，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜較為普遍．4、早期停止施工的配電線路由于導(dǎo)線使用數(shù)量細(xì)、老化、年久失修，高能耗的配電設(shè)備使用數(shù)量多，線損率高，由于線路導(dǎo)線使用半徑小和使用無線電功率的缺額相對較大，合線數(shù)量損耗大，個別偏遠(yuǎn)地區(qū)的電力配電網(wǎng)合線損耗比率可以直接達到30%，一般正常情況下在l5%~20%，造成了自然能源的大量利用浪費和嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境資源污染．5、供電不可靠的重大影響使停電因素正在不斷增加，由于目前我國的配電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)技術(shù)投資的不足，設(shè)備的不斷老化和供電技術(shù)裝備性能的低劣，供電設(shè)備事故頻繁，往往僅僅只是一點小小的故障就可能會直接引發(fā)整個電網(wǎng)全線乃至大城市范圍的嚴(yán)重停電．在各大城市中較為繁華的關(guān)鍵地段，重要工業(yè)場所供電用戶的重大停電，影響涉及到了整體社會治安和實體經(jīng)濟用電市場．6、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)網(wǎng)連接點比較多．2.3國內(nèi)外配電網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢近年來我國社會主義市場經(jīng)濟體制建設(shè)的進步與迅猛發(fā)展及廣大人民群眾對于生話文化素養(yǎng)認(rèn)識水平的進一步提高，生產(chǎn)、生話對于全網(wǎng)電能運行質(zhì)量和電網(wǎng)供電系統(tǒng)可靠性的總體要求不斷得到提高．然而，由于目前我國有些部分地方的智能配電網(wǎng)仍然普遍存在著設(shè)備陳舊、技術(shù)含量低、布局不合理等諸多問題，影響了其配電管理線路的安全、可靠、經(jīng)濟運行．因此，必須進一步著力加快智能配電網(wǎng)的安全自動化、智能化的工程建設(shè)，提高了電網(wǎng)供電的安全可靠性，適應(yīng)當(dāng)今社會主義經(jīng)濟的快速發(fā)展和廣大我國人民群眾對于日常生活的實際需求．對于一些各類突發(fā)事件的停電情況或者自然災(zāi)害，國內(nèi)外電網(wǎng)配電管理系統(tǒng)仍然根本無法真正能夠做到安全、可靠地連續(xù)及時進行電網(wǎng)供電，而與此同時，用戶對于電網(wǎng)供電系統(tǒng)電能運行質(zhì)量的自動控制能力要求也就因此變得更高．目前，我國隨著電力系統(tǒng)的進一步發(fā)展和我國電力市場的進一步建設(shè)，大規(guī)模的配電網(wǎng)己經(jīng)走上了正軌，以此為基礎(chǔ)所帶來的結(jié)果就是設(shè)備數(shù)量和使用率的大幅度提高，供電設(shè)備的安全和可靠性也進一步有了明顯的改善．隨著我國重點地區(qū)城市配電網(wǎng)改造工程的不斷深入和配電網(wǎng)建設(shè)工程自動化試點的不斷開始和投運，全國目前已經(jīng)有近百個重點地區(qū)城市的配電企業(yè)都實施了自己的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，取得了一些初步的成績，同時還存在著許多困難．

針對我國的電力供給存在的問題，主要體現(xiàn)在電網(wǎng)輸送技術(shù)、維護技術(shù)等問題上．根據(jù)這些問題展開分析提出了一個改進的智能電網(wǎng)建設(shè)模型，旨在保障國家電網(wǎng)實現(xiàn)智能化，更加可靠和安全，這是全世界電網(wǎng)致力于建設(shè)的目標(biāo)，關(guān)乎國家經(jīng)濟社會發(fā)展、以及環(huán)境衛(wèi)生等方面的重大工程和舉措．而智能電網(wǎng)則被認(rèn)為是我們解決21世紀(jì)以來我國電力供給所面臨的問題最好的有效方法．世界上有許多國家將智能電網(wǎng)建設(shè)作為國家的戰(zhàn)略項目．例如，在美國前總統(tǒng)奧巴馬政府執(zhí)政時期，就通過了大量的經(jīng)濟撥款用于智能電網(wǎng)的建設(shè)，主要涉及的項目包括了使用先進的數(shù)字技術(shù)對數(shù)據(jù)進行管理和應(yīng)對，旨在強化電網(wǎng)在實際運行過程中的可靠性和安全性．在智能電網(wǎng)建設(shè)中，人們能享受到更好的服務(wù)，可以得到高質(zhì)量的電能輸送，而且實現(xiàn)許多智能化操作，通過環(huán)保先進的技術(shù)可以使得電費開支減少．對于環(huán)境來說，優(yōu)化電能可以減少對于煤炭等資源進行發(fā)電，保護環(huán)境．除了美國，歐洲多國一直也致力于智能電網(wǎng)的建設(shè)，實行綠色環(huán)保的清潔電能，既能保證電能的正常輸送，又能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展．在日本，智能電網(wǎng)建設(shè)主要是采用新能源，日本擁有先進的高科技技術(shù)，在政府的政策的支持下，大力發(fā)展新能源，開展智能電網(wǎng)的建設(shè)．第3章基于大數(shù)據(jù)的智能電網(wǎng)的分析3.1智能電網(wǎng)的概念及特點智能電網(wǎng)是依托先進的智能技術(shù)進行發(fā)展的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用的先進技術(shù)主要包括了智能傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、智能控制技術(shù)等．智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相比，更加可靠安全，能對資源進行合理規(guī)劃，既能維持用戶所需，又能保護環(huán)境．智能電網(wǎng)的初衷就是實現(xiàn)確保可靠，經(jīng)濟，清潔和互動的電源供應(yīng)，并為用戶提供增值服務(wù)，實現(xiàn)面向市場的能源供應(yīng)．“交互式網(wǎng)格[1-3]”是指通過加載系統(tǒng)的數(shù)字設(shè)備并升級網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)開放和互連的信息模型．網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)實現(xiàn)了整個電力行業(yè)的智能，計算機化和層次化的交互式管理，例如發(fā)電、輸電、電源、功耗，對客戶的銷售，網(wǎng)絡(luò)的分層分布和全面的服務(wù)．智能電網(wǎng)首先體現(xiàn)出智能化的特點，依托互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進的智能技術(shù)，建設(shè)更加強大可靠的電網(wǎng)系統(tǒng)．隨著全世界對于智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)注度越來越高，人們對于智能電網(wǎng)的認(rèn)知程度也越來越深，因為當(dāng)前世界的智能電網(wǎng)建設(shè)還存在諸多技術(shù)問題，但智能電網(wǎng)具有廣泛的發(fā)展前景，被認(rèn)為是未來最有潛力的技術(shù)之一．智能電網(wǎng)的建設(shè)十分復(fù)雜，因為它需要考慮的技術(shù)層面涉及很寬泛，智能技術(shù)當(dāng)前還未完全成熟，所以導(dǎo)致智能電網(wǎng)在實際的運行中可能存在不穩(wěn)定的因素，而且容易受到外界干擾，所以智能電網(wǎng)建設(shè)至關(guān)重要．智能電網(wǎng)的建設(shè)要實現(xiàn)可靠安全地運行，需要對新能源進行嚴(yán)格管理，健全和完善管理機制，才能保證為用戶提供新能源的前提下，減少新能源對環(huán)境減少不利影響．根據(jù)大量的文獻資料進行總結(jié)，智能電網(wǎng)通常有以下幾個特點：1．自愈自愈是指智能電網(wǎng)安全可靠地運行，在相關(guān)技術(shù)的支持下，能夠滿足電網(wǎng)的基本功能和要求．具體體現(xiàn)在從事電網(wǎng)的相關(guān)人員對電網(wǎng)中的故障問題進行解決，以確保電網(wǎng)正常運行，減少出現(xiàn)電力輸送不穩(wěn)定或者電力中斷的現(xiàn)象，為用戶帶來優(yōu)質(zhì)服務(wù)．2．安全安全是智能電網(wǎng)的核心關(guān)鍵點之一，智能電網(wǎng)要實現(xiàn)智能化，就必須要對外界的干擾因素或者惡意攻擊采取及時可行的措施，旨在利用強大的防御機制來抵抗損害，確保一旦出現(xiàn)電能損害，智能電網(wǎng)能迅速恢復(fù)正常運行．3．兼容由于現(xiàn)在我國目前傳統(tǒng)的大型電力傳輸網(wǎng)絡(luò)主要都指的是通過面向無線遙感器和無線電網(wǎng)絡(luò)進行風(fēng)力發(fā)電．與計算機系統(tǒng)的工作原理相似，智能電網(wǎng)要具有一定的兼容性．這樣就可以直接承載包括大型集中式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等多種能源類型，提供多種儲存能源的電力裝置．4．交互交互是指智能電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互聯(lián)系，電網(wǎng)在實際的運行過程中，需要依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行信息交流，作為電網(wǎng)系統(tǒng)的完整一部分，互聯(lián)網(wǎng)的作用十分重要，交互才能滿足電網(wǎng)正常運行，獲得更多關(guān)于電網(wǎng)的反饋，促進電網(wǎng)發(fā)展．5．集成智能電網(wǎng)是一個復(fù)雜的電力系統(tǒng)，繼承了許多方面，例如建設(shè)工程中的監(jiān)視、管理、控制、保養(yǎng)、經(jīng)營等．智能電網(wǎng)下有多個其他系統(tǒng)，這些系統(tǒng)相互聯(lián)系，才能使得智能電網(wǎng)更加穩(wěn)定可靠，進而建立健全的電網(wǎng)體系．3.2智能電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢當(dāng)前，國內(nèi)外對于智能電網(wǎng)的建設(shè)還處于研發(fā)探索的階段，在一些領(lǐng)域上已經(jīng)取得了顯著的成果，但是在某些環(huán)節(jié)上還存在技術(shù)難題，針對這些問題，國內(nèi)外許多科學(xué)家展開了大量的研究和實驗．智能電網(wǎng)符合未來社會的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，對未來的很多行業(yè)來說十分重要，其獨特的優(yōu)點被全世界所認(rèn)可．近幾年，我國正在建設(shè)堅強智能化的電網(wǎng)系統(tǒng)，已經(jīng)實現(xiàn)了堅強的標(biāo)準(zhǔn)，在智能化上面還需要不斷探索，中國式的新型智能綜合電網(wǎng)將以一個中國式的特高壓智能電網(wǎng)作為其全國主干輸電線路的主要網(wǎng)架，利用先進的信息技術(shù)和控制技術(shù)，構(gòu)建一個智能化的電網(wǎng)系統(tǒng)．在全世界智能電網(wǎng)發(fā)展中，已經(jīng)實現(xiàn)了遙遙領(lǐng)先，關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用特點將主要集中包括在供電信息化、數(shù)字化、自動化和智能互聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵技術(shù)上，實現(xiàn)供電企業(yè)的智能集團化、客戶化的服務(wù)和精細(xì)效益化、標(biāo)準(zhǔn)化．智能電網(wǎng)既能實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的運行，達到高效、穩(wěn)定、綠色環(huán)保、經(jīng)濟等標(biāo)準(zhǔn)，又能夠在各個角度上支持和推動我國乃至世界各地范圍內(nèi)的電力資源優(yōu)化配置以及新型清潔能源開發(fā)，從而帶動相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展．智能電網(wǎng)建設(shè)對于突破傳統(tǒng)電力技術(shù)是一次勇敢的嘗試，具有里程碑式的意義．智能電網(wǎng)被廣受關(guān)注，是未來重點發(fā)展的技術(shù)之一，在國家的政策支持下，我國正在緊鑼密鼓地開展智能電網(wǎng)的研究和建設(shè)，經(jīng)過不斷的探索，一定會突破技術(shù)上的難關(guān)，取得突破性發(fā)展．相信在未來，許多行業(yè)領(lǐng)域都會接觸到智能電網(wǎng)．同時，智能電網(wǎng)的建設(shè)也離不開其他行業(yè)知識和技術(shù)的支持，這是一個多領(lǐng)域融合的技術(shù)，利用先進的制造技術(shù)，將傳統(tǒng)的電網(wǎng)升級革新，促進電網(wǎng)快速發(fā)展．3.3利用大數(shù)據(jù)分析配電網(wǎng)故障及原因在日常的生產(chǎn)生活中，我們可以看到很多電網(wǎng)故障的新聞，產(chǎn)生原因主要是地質(zhì)災(zāi)害、惡劣天氣、線路老化、非法盜取等，根據(jù)大數(shù)據(jù)調(diào)查報告可知，內(nèi)部因素導(dǎo)致的電網(wǎng)故障是很少的，多數(shù)是由于外界原因．總的來看，發(fā)生故障既有人為因素也有自然因素．線路老化是一個很常見的原因，一些地方的電線沒有得到及時維護和更換，在外界因素或者人為操作的因素下，導(dǎo)致電路出現(xiàn)故障．例如廢棄建筑拆除、大風(fēng)冰雹等惡劣天氣、偏僻的農(nóng)村電路沒定期檢查和清理等，這些都很容易引發(fā)線路老化，進而引起輸送電路出現(xiàn)故障，給生命安全和財產(chǎn)帶來危害．還有一種，由于配電變壓器在運行的過程可能會存在配變“重過載”的情況發(fā)生，配變長時間處于重載或過載狀態(tài)會降低設(shè)備壽命的同時會帶來設(shè)備故障風(fēng)險，引起停電事故發(fā)生，給電力公司和用戶雙方帶來不必要的經(jīng)濟損失，這一因素也正是本文建模所要解決問題的所在[3-6]．3.4挖掘配電變壓器的影響因素目前國內(nèi)正在優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而且需要一段時間．除自然界不可避免的意外因素，我們?nèi)藶楸M可能有效控制的因素有：變壓器自身故障、過載問題等．雖然短時期內(nèi)并不能從根源阻止故障、過載問題，但是我們可以通過預(yù)測提前防備減少損失．3.5利用大數(shù)據(jù)提出解決對策隨著電網(wǎng)系統(tǒng)中來自傳感設(shè)備、檢測設(shè)備、用戶服務(wù)設(shè)備等方面的數(shù)據(jù)量不斷增長，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理問題顯得尤為重要．而配電網(wǎng)是面向電力用戶的最末一級電網(wǎng)，以配電變壓器地理供電區(qū)域為邊界的配電臺區(qū)是配電網(wǎng)運維中的重要基本單元．配電變壓器運行狀態(tài)很大程度上決定了區(qū)內(nèi)的供電質(zhì)量．所以，配變在運行的過程中，可能會存在配變“重過載”的情況發(fā)生，配變長時間處于重載或過載狀態(tài)會降低設(shè)備壽命的同時會帶來設(shè)備故障風(fēng)險，引起停電事故發(fā)生，給電力公司和用戶雙方帶來不必要的經(jīng)濟損失．故需要對配變未來一段時間是否發(fā)生重過載進行預(yù)警．由此，我們提出采用數(shù)據(jù)分析結(jié)合人工智能的方法來對一段時間內(nèi)給定數(shù)據(jù)進行清洗、拆分、進行AI建模，從而預(yù)測配電變壓器是否出現(xiàn)“重過載”現(xiàn)象．第4章模型設(shè)計4.1基本原理此次建模選取了自2018年6月至2018年10月的一段數(shù)據(jù)，通過模型處理，可預(yù)測出這段時間內(nèi)配電變壓器是否重過載的概率.一、設(shè)計原理首先,我們可以從分析配電變壓器特有性質(zhì)入手，可以了解到變壓器油色譜特征氣體為：氫氣（）、甲烷（）、乙烷（）、乙烯（）、乙炔（)[7]．而其故障類型又可以分為：正常、低能放電、高能放電、過熱．如果能利用分類算法對變壓器的油色譜檢測數(shù)據(jù)進行分析，從而指導(dǎo)設(shè)備的故障類型診斷，就會大大縮短變壓器維修時間，提高維修效率，節(jié)約維修成本．原理如圖1所示：圖SEQ圖\*ARABIC1變壓器預(yù)測原理圖假如，我們?nèi)∫欢螘r間內(nèi)的變壓器油色譜特征數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行處理后，將變壓器油色譜特征氣體的數(shù)值進行分類，不同氣體值的范圍會對應(yīng)出不同的狀態(tài)，如：過熱，高能放電，低等放電，經(jīng)過分類模型構(gòu)建處理后，即可以得出配電變壓器是否重過載的概率。那么我們該選擇分類算法里的哪一種呢?二、算法選擇分類算法在解決實際問題時經(jīng)常會把數(shù)據(jù)集拆分為訓(xùn)練集、測試集．通過尋找合適的算法對訓(xùn)練集進行建模，最后用測試集對模型進行驗證，如果誤差能夠達到一定精度，即則認(rèn)為該模型合適，可以用來進行預(yù)測和分析．圖2為算法詳細(xì)原理．圖SEQ圖\*ARABIC2分類算法原理圖首先，我們科普一種ID3算法，ID3算法是一種機器學(xué)習(xí)分類算法，它的核心是信息熵，該算法通過計算出每一個目標(biāo)屬性的信息增益，可設(shè)定增益熵最高的屬性作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)個過程，直至生成一個好的分類訓(xùn)練樣本的決策樹.熵是對不確定性的一種度量，用來對信息進行量化.熵越大，不確定性越大，信息量也就越大.其公式為：．

圖3ID3算法原理圖但當(dāng)屬性取值很多時，ID3得出的效果會非常差，因為使用信息增益劃分時它傾向于取值多的屬性，因此本文選擇采用了C4.5+算法，此算法在ID3算法的基礎(chǔ)上演變，相比ID3算法其計算復(fù)雜度更低，計算效率得到了提高．它對于ID3算法的重要改進是使用信息增益率來選擇節(jié)點屬性．C4.5+算法是C4.5算法的修訂版，引入Boosting方法，占用的內(nèi)存資源較少，使用更少的規(guī)則集，計算速度比較快，并且準(zhǔn)確率更高[8-10]．C4.5+算法詳細(xì)原理如圖4所示：圖4C4.5+算法原理圖該算法繼承了ID3算法的優(yōu)點，克服了ID3算法偏向于多分類屬性的問題，保證了規(guī)則更簡單，可以避免過擬合；模型結(jié)果可解釋性強．三、數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)來源為某地市的配網(wǎng)變壓器監(jiān)測數(shù)據(jù)．訓(xùn)練集為2015年5月至2018年5月數(shù)據(jù)，測試集為2018年6月至2018年10月數(shù)據(jù)．其中包括：配變編號、額定容量、數(shù)據(jù)日期、配變類型、最大溫度、最低溫度、用戶編號、用戶名稱、終端地址、電能表資產(chǎn)號、電流互感器、電壓互感器、24點的運行負(fù)荷值、是否重過載.4.2模型流程我們的使用環(huán)境為Tempo大數(shù)據(jù)分析平臺[16]．所用數(shù)據(jù)亦為此平臺所提供．運行開始，數(shù)據(jù)源文件首先通過HIVE輸入，經(jīng)過缺失值處理→數(shù)據(jù)拆分→設(shè)置角色→C4.5+決策樹分類→模型利用→分類評估→模型輸出．詳細(xì)流程如圖5所示：圖5模型流程圖此模型運行總共耗時39分37.9秒，該數(shù)據(jù)分析平臺利用分布式環(huán)境中數(shù)據(jù)操作和處理功能，按照行、列、高級等類型，進行數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、缺失值處理等數(shù)據(jù)處理的操作．最后輸出預(yù)測結(jié)果及分析．4.3預(yù)測結(jié)果結(jié)果如圖6所示，其中f1為人工智能計算出的預(yù)測精確度，我們可以看到分類f1對0的預(yù)測值約為1.00，即此模型對預(yù)測配電變壓器未過載的概率精確度達1.00，對1的預(yù)測值約為0.86，即此模型對預(yù)測配電變壓器過載的概率精確度達0.86，由于數(shù)據(jù)龐大，在此只展示部分圖例：圖6預(yù)測結(jié)果圖此模型可及時有效預(yù)測配電變壓器是否過載問題，發(fā)現(xiàn)并及時治