基于数据挖掘的低压电网改造工程验收系统设计_王德辉.pdf

，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期作者简介：王德辉（），男，本科，工程师，研究方式为电力系统信息化；张雨（），女，硕士研究生，高级工程师，研究方向为电力系统信息化；黄文栋（），男，本科，研究方向为电力系统信息化；许卓佳（），女，硕士研究生，研究方向为电力系统信息化；张栩华（），男，硕士研究生，研究方向为电力系统信息化。文章编号：（）基于数据挖掘的低压电网改造工程验收系统设计王德辉，张雨，黄文栋，许卓佳，张栩华（南方电网广东电网有限责任公司，广州供电局，广东，广州 ）摘要：为了更加科学高效地评估低压电网改造工程施工质量，保证低压电网改造后的平稳运行，设计了一款基于数据挖掘的低压电网改造工程验收系统。利用 平台与语言，通过数据处理、项目分类管理、工程验收、工具管理、用户管理板块构建低压电网改造工程验收系统框架。数据处理板块引入贝叶斯决策树方法剔除工程数据噪声，使用数据挖掘技术中的支持向量机组建若干二值分类器，把二值分类器输出类别标识最大的类作为项目分类结果；将径向基核函数当作支持向量机核函数，使用网格搜寻法挑选训练参数对，根据交叉验证方法将工程信息分割成多个集合，最终在工程验收板块输出低压电网改造工程验收结果。实验结果表明，所建系统响应速度快，能实现电网改造项目数据收集、工程整改、追踪检测、竣工验收等文档与图纸的整理归档，为低压电网改造工程验收提供可靠运行平台。关键词：数据挖掘；电网改造；工程验收；支持向量机；系统设计中图分类号：文献标志码：，（，）：，：；引言电力设施已经变成人类生存不可或缺的关键组成部分，其中低压电网建设是供电行业的基础建设之一。但随着近期配电网的不断发展，某些地区出现较为严重的私拉乱接状况，增加了配电网合理规划的难度，供电性能也由此下降，影响了人们的正常生产与生活，低压电网的建设改造变成电力发展中的尖锐问题。低压电网改造工程具有较高复杂性，施工时不可避免会出现各种问题。为降低此类问题对供电后期运转的负面影响，电网投入 ，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期工作前，要进行改造工程全面验收，评估工程施工质量，降低电网运行出现问题的几率。将低压电网改造工程验收作为研究目标，对安全用电具有重要意义。国外电力工程项目验收主要使用检验试验计划来完成，我国均是以相关电力行业标准进行验收测量，但两种方案并没有考虑较多变化因素，执行验收工作时需要不断改变评估策略。为此，提出一种基于数据挖掘的低压电网改造工程验收系统。运用数据处理、项目分类管理等构成验收系统全局结构，并在项目分类管理板块中引入支持向量机方法进行低压电网改造项目信息分类管理，快速精准明确工程实时情况，并利用实验分析验证了所建系统实用性。低压电网改造工程验收系统设计低压电网改造工程验收可有效发现施工中与竣工后的工程缺陷，降低今后电网实际运行出现故障的概率。按照相关规范标准，以客户端服务器架构为基础，设计高质量低压电网改造工程验收系统。此类架构是将数据库服务器作为核心，把客户端当作网络基础，在数据系统软件支撑下得到的二层架构模型。用户操作板块安置于客户机内，将分类后的项目信息保存于服务器内的数据库。客户端供应统一的用户页面，利用各不相等的权限完成竣工验收系统操作，其中涵盖基础信息收集、低压电网改造技术评估、改造整改建议、实时监测、竣工验收等事项。构建用户权限与管理员权限对信息采取规整化处理，还能按照自身需求完成改造信息查找与统计，根据实际需要的格式完成信息输出。使用 平台，使用语言完成系统构建，数据库为 ，数据库能够为若干应用服务目标供应技术集成。系统管理员能完成用户添加、维护及权限授予，普通用户仅能查找非重要信息。不同类型的用户仅能在自身权限之内实现对应操作，确保验收系统安全性。所建系统板块涵盖数据处理、项目分类管理、工程验 收、工 具 管 理、用 户 管 理 五 方 面，具 体 如 图所示。图低压电网改造工程验收系统结构 数据处理板块改造工程信息采集过程中，难免会受到噪声影响，导致信息内容提取精度较差。在系统中设置一个数据处理板块，在板块内代入贝叶斯决策树下的信息去噪算法。信息去噪过程如图所示。图信息去噪过程在决策树方法前提下，引入贝叶斯节点，将决策树变成贝叶斯决策树。贝叶斯节点值包含两种情况：或。贝叶斯节点值是表示此节点无需计算，能直接按照条件把样本划分至某个类型，若节点为表示此节点要利用相关推导过程得到函数。若代表样本信息集，样本是，属性个数是，则样本分类需要的信息期望是：（）（，）（）其中，表示类属某个样本的几率。通过属性分割子集的期望信息为（）（，）（）其中，表示测试属性，是的属性值，此类属性值把样本集分割为，涵盖了样本集合内属性的值是的样本，代表子集内类别的样本数量。将子集 的运算过程记作：（，）（）式中，是内样本属于类别的几率。假设是分类属性，那么获得的改造工程信息增益为（）（，）（）（）式中，（）表示通过属性实施信息去噪获得的期望压缩值。则属性的信息增益率是：（）（）（）（）式中，（）（）（）式中，（）表示通过属性值划分样本的划分信息量。将贝叶斯定义中的先验概率与后验概率分别描述成：（）（）（）（）（）（）（）其中，（）表示条件概率，将后验概率的最大值所属类别作为信息噪声的类型，使用贝叶斯决策树方法统计分析低压电网改造工程验收系统内的项目记录，组建信息去噪决策树，剔除工程改造信息中的噪声，如图所示。项目分类管理板块此板块包含低压电网改造项目的基础状况、不同施工单位与改造细节的有关数据、改造项目实时状态与备注信息等，完成不同信息的查找、添加、修订、删除与储存等操作。低压电网改造工程项目核查时，要着重关注下面个要素：，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期图工程改造信息去噪决策树第一是细化验收项目，对低压电网建设改造工程采取验收之前，验收人员要按照项目真实状况详细划分需要验收的项目数据，做到项目验收的全面化，防止产生漏检现象；第二是检查验收项目，验收项目包含对电网建设改造有关的资料收集，安全防护举措与材料设备的检查，保证低压电网改造工程安全性。由此看出，在项目分类管理板块中，要详细分类低压电网改造项目信息，这里采用数据挖掘方法。数据挖掘方法可收集与分类信息环境内的不同数据，得到自身所需数据。数据挖掘中包含神经网络、支持向量机等计算模式，本文采用支持向量机来完成项目分类管理任务。支持向量机（）表示一种在架构风险最小基础上，将构建最佳超平面为目标的统计学习机器，分类定理阐明如下：将大小是的训练样本集合记作（，），该集合通过两个类别构成，若属于第一类，那么定义为正（），若属于第二类，就定义为负（）。支持向量机学习的根本目的即为组建一个评估函数，最大限度提升样本信息的分类精度。针对线性可分状况，将超平面记作：（）（）其中，、均为待明确参变量。针对线性不可分情况，要引入非线性映射（），将非线性可分超平面记作：（）（）在最佳超平面上，若的值为最大，就能将其变换成二次规划问题，使用 乘子法实施运算，具体过程为 ，.（），（）其中，表示松弛参数，表示惩罚系数。将式（）转 变 成 一 个 对 偶 问 题，就 能 获 得 最 佳 分 类函数：（）（）（）因为低压电网改造工程中包含多种工作状况，属于多值分类问题，在 使 用 支 持 向 量 机 时 就 要 组 建 若 干 二 值 分 类器。本文使用一对多模式建立二值分类器，具体方法为构建个二值分类器的第个分类器时，把第类训练样本记作正训练样本，类别标识是。与此同时，把其余训练样本记作负训练样本，类别标识为。分类改造工程样本时，个二值分类器输出类别标识最大的类就是样本的所属类型，实现精准的项目分类管理。工程验收板块工程验收板块主要使用输入输出流技术完成低压电网改造项目的申请、资料修订、受理回执等资料的存储，还能按照实际需求增添其余有关材料，如图纸、抽检报告等，录入设计审核与工程验收有关的标准信息，完成对改造工程信息的标准化及规范化处理，是个板块中存储信息数据最多的板块，并输出工程验收最终结果。低压电网改造工程验收问题较为繁杂，且不同类型信息之间存在线性不可分关联，本文挑选径向基核函数作为支持向量机核函数。径向基核函数经过参变的挑选，能够应用在随机分布的各种样本中，将径向基核函数定义成：（，）（）（）其中，代表核宽度。因为松弛变量的影响较少，信息分类核心是惩罚系数与径向基核函数参变量的择取。二者对支持向量机的学习与预测能力具有至关重要的作用。但现阶段对与的挑选较为缺少理论依据。、对支持向量机模型的性能拥有巨大影响，但影响范围仅局限在固定区域，这为验收工作中的寻优问题提供了便利，有效缩短寻优范围，提升低压电网改造工程项目信息验收速率。使用网格搜寻法挑选参数对（，），再利用交叉验证寻优目标函数，直到明确最佳参数组合，增强交叉验证结果准确率。计算过程如下。第一，按照过往经验明确参数对（，）的取值范围。第二，在最高取值范围中设置步长来择取参数大小，组建参数对（，）二维网格平面，。如个参数分别挑选 个值，就组成了 网格平面与 个（，）参数对。第三，按照交叉验证策略把训练集合分割成个子集合，反复训练第个子集，设置个子集为测试集，每次计算结果的平均值均为分类的准确度评估变量。第四，将各网格结点参数对（，）传输至支持向量机内，学习预测训练集，输出测试集合的分类精确率，将最大挖掘精确率相对的结点值（，）当作最佳参数对，快速准确统计大量低压电网改造工程数据，完成低压电网改造项目质量验收，同时保证验收系统对电网改造审核的正确性。工具及用户管理板块工具管理板块拥有检测记录、审核工况、数据统计与计算器工具，完成对低压电网改造工程的审核、检测与验收情况的控制，追踪检测日志的数据管理与搜索，明确项目整改率、合格率等基础信息。用户管理板块中使用登录窗口验证使用者相关信息，不同的用户权限可以完成对验收系统主页面每个窗口的不同调配。在用户管理的窗体设置中有添加、修改与删除操作，最大限度维护系统的机密性。实验分析系统开发后还要通过相关检测才能投入运行。为证明 ，技术交流微型电脑应用 年第 卷第期所提方法实用性，对系统性能进行实验分析，实验环境为 、内存、操作系统，采用 软件作为实验工具。针对一个可靠的工程验收系统，其客户端对服务器响应能力要求很高，这也会影响验收系统应用实际效果。下面对系统性能测试项目进行具体分析，表是本文系统客户端性能测试说明。表性能测试说明测试内容测试说明最优测试结果系统响应功能检测系统功能激活后地响应时长性能正常 系统响应时间系统响应延迟表示用户点击某个项目后，系统对用户操作进行反馈并输出结果所消耗的时长。实验挑选数据处理、项目管理与工程验收个板块进行测试，测试共收集台相同配置的计算机，通过逐渐增加板块访问次数形式来检测系统客户端并发执行的响应时间均值，结果如表所示。表系统响应时间检测结果计算机访问数量数据处理板块延迟时间均值项目管理板块延迟时间均值工程验收板块延迟时间均值 从表可知，参加实验的个板块响应时间均值都能收敛在相对较小范围中。伴随计算机访问数量的增加，响应时间也处于不断增长状态，但上升趋势缓和，没有急速增加的趋势，也无显著延迟现象。所以本文低压电网改造工程验收系统的性能表现较优，处于正常范围。而工程验收板块中涉及的工程信息最多，其响应时间也是三个板块中最多的，这也符合系统自身的现实客观规律。系统验收准确性采用拟合优度指标来衡量低压电网改造工程验收结果准确性，将拟合优度指标记作：（）式中，是工程实际质量结果的总平方和，表示系统验收结果的解释平方和。将本文方法工程验收结果的拟合优度曲线表示成图。图工程验收拟合优度对比图中黑色圆点部分表示实际工程质量结果分布情况。从图可知，验收拟合曲线与实际工程质量结果分布趋势基本相同，表明本文系统对电网改造施工验收输出结果精度很高。这是因为系统中采用数据挖掘方法完成不同工程项目信息的分类管理，剔除不相关信息，保障施工项目信息全面性，从而增强了验收系统输出结果可信度。总结为了准确了解低压电网改造工程质量，设计基于数据挖掘的低压电网改造工程验收系统。所建系统界面友好、操作简便，完成了不同权限下