基于联机分析处理技术的变压器检修系统_靳越

图> 分析系统 ! " 2 $模块结构
《电气应用》 ! " " #年第! $卷第%期
基于联机分析处理技术的变压器检修系统
两个9 9 := 4 变电站和两个> > := 4 变电站安装了在 线监测系统，主要实施对站内的变压器、电容设备 和氧化锌避雷器进行在线监测。 ? @ ? @ > 系统设计 根据用户的要求，基于网络和原有的数据环 境，设计了基于客户 ／ 服务器（3 ／ ）体系的系统 & 结构，在服务器端口采用 ! " 2 $ 技术建立数据模 型，客户端利用 ’ ( ) * + , + .A B ) 0 7 9 : : : 实现多维数 据的访问。 数据仓库为 ! " 2 $ 和数据挖掘提供了良好的 基础数据，在此基础上，可以对其中的主题进行分 析和挖掘。由于 ! " 2 $ 处于较浅的分析层次，数 据挖掘所处的位置较深，因而通常将二者结合使用 以达到最佳的分析效果，利用数据挖掘来挖掘潜在 的模式预测未来趋势，利用 ! " 2 $ 验证数据挖掘 的结果。 ? @ ? @ 9 系统结构 数据准备、数据仓库建立和设备维修数据分析 三者相互作用，构成一个层次分明结构合理的数据 分析系统，整个系统分为三个部分： （ ）业务数据库 不同数据源的原始数据经过 > 筛选存储到细节性数据 ! " 2 $ 数据库。 （ ） 9 ! " 2 $ 服务器 存储数据仓库中的综合数 据，如不同变电站不同设备的数据等。 （ ）客户端工具 实现最终用户功能，能方便 ? 快捷地分析处理数据，支持 ! " 2 $ 操作。 考虑到客户想在原有的 ! " # $ 基础上构造 ! C " 2 $应用，主要用来分析维修情况，所 以 ! " 2 $ 服务 器 选 用 ’ ，’ ( ) * + , + .! " 2 $& 0 * 1 0 * ( ) * + , + .! C " 2 $& 0 * 1 ( ) 0是 ’ ( ) * + , + .& / "& 0 * 1 0 *D @ : 附带的一 个组 件， ’ ( ) * + , + .! " 2 $& 0 * 1 0 *只能提供高层 ’! " 2 $ 产品的E : F! G : F的功能，但注册和维护 费用要低得多。系统部分结构如图>所示。
( 系统建立
( ’ ! 数据准备 数据准备包括数据抽取、清洗、转换和加载， —! ! —
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 具体包含数据的清洗（或称清理） 、集成、选择、 变换、规约以及数据质量分析等步骤。基于此目 的，在对设备维修的历史数据存储结构进行分析 后，选择 对 研 究 起 决 定 作 用 的 数 据， 将 分 散 在 ! " # $数据库中的数据经过 % # & 以及专用程序将 原始数据进行清理和转换得到了“干净”“完整” 的、适合进行分析的数据，加载到 ’ ( ) * + , + .& / " 创建的 数据库中，保证类型和结构的 & 0 * 1 0 * ! " 2 $ 统一，同时需要将某些数据变换为适合挖掘的形 式。比如将日期和时间格式统一，变压器运行时间 由具体的时间划分为不同的时间段。 ! " # 数据模型 在问题进一步明确，数据结构和内容进一步调 整的基础上，就可以形成知识的模型。对于数据挖 掘模块的设计，由于数据庞大，本文采用客户 ／ 服 务器（3 ／ &）结 构，客 户 端 用 4 ( , 5 6 78 6 , ( ) 开 发， 数据库服务器采用 ’ ，利 ( ) * + , + .& / "& 0 * 1 0 *9 : : : 用’ && / "& 0 * 1 0 *的 ! " 2 $& 0 * 1 ( ) 0 应 用 服 务 器， 将定义的主题（立方体）生成聚集，并实体化，其 后进行的 ! " 2 $ 和数据挖掘都是基于此处生成的 主题。挖掘的数据源是数据仓库中详细和综合数据 层中的表。 根据 主 题 和 多 维 结 构， 本 文 在 & / "& 0 * 1 0 * 9 : : :平台上采用星形模式构建数据仓库。维数据 结构是将原始数据按维进行整理后所得的结果。利 用’ ( ) * + , + .! " 2 $& 0 * 1 0 *创建的多维数据结构称 为3 ，该多维数据结构具有良好的性能，能灵 5 ; 0 活、快速地处理原始数据，并对各种查询具有一致 性的响应速度。在此采用一种流行的面向关系型数 据库和面向 ! — —星 " 2 $ 的多维化数据组织方式— 形模型。关系型数据库将多维结构分为两类表：一 类为事实表，为用来储存事实的度量值和各维的码 值；另一类为维表，对每一维来说，至少有一个表 用来保存该维的元数据，即维的描述信息。例如： 对变压器情况，可以有时间维、单位维、型号维、 总运行时间维、总维修次数维、大修次数维等；对 故障情况，可以有时间维、单位维、型号维、地理 环境维等。此外，不同的维又可以进行细化，形成 树形结构，例如，时间维可细化为：年<月<日。 ! " ! 系统模型的建立 该系统以河北省某市电业局为背景，主要针对 该局变电站设备在线监测数据的分析工作。该局有 —" ! —
基于联机分析处理技术的变压器检修系统
靳
" 苑津莎 ! 周芝田 " 越!，
（ ） ! #华北电力大学电子与通信工程学院 $ % ! $ $ & " #张家口职业技术学院 $ % ’ $ $ $ 摘 要 变压器维修信息的综合研究对电气设备维修工处理和分析过程中存在的问题，分析了联机分析处理和数据挖掘技术的相关理论，提出基 于联机分析处理和数据挖掘技术实现在线监测数据的星型数据系统模型。系统采用客户 ／ 服务器 结构，实践证明该系统可根据实际需要高效地对变压器维修信息进行在线分析、预测，为进一步 全面实现电气设备在线监测起到有效支持。 关键词 状态维修 ( ) * + 数据处理 数据挖掘 析操作，并以较为直观易懂的形式将结果返回给用 户。 数据挖掘主要是对数据仓库中的数据进行一定 的处理，从而获得其中隐含的、事先未知的而又可 能极为有用的信息，做出归纳性的推理，挖掘出潜 在的模式并预测客户的行为，帮助企业决策者调整 市场策略，减少风险，做出正确决策。 ( ) * + 和数据挖掘是相辅相成的，( ) * + 的分 析结果可以给数据挖掘提供分析信息作为挖掘的依 据，数据挖掘可以拓展 ( ) * + 分析的深度，可以 发现 ( ) * + 所 不 能 发 现 的 更 为 复 杂、 细 致 的 信 息。 " ’ " 分析方法 通过上钻、下钻、切片、切块、旋转等操作， 用户可以方便、准确地获得所需的数据，得到不同 形式的知识和结果。 （ ）钻取是改变维的层次，变换分析的粒度。 ! 上钻是在某一维上将低层次的细节数据概括到高层 次的汇总数据或者减少维数；下钻则是由不太详细 的数据到更详细的数据。 （ ）切片是在多维的数据库的某一维上选定一 " 个维成员的动作；切块是指在多维数据库的某一维 上选定某一区间的维成员的动作。 （ ）旋转就是改变一个报告或页面显示的维方 & 向，即在表格中重新安排维的位置。
・电力电气 ・
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! 引言
随着对电气设备运行的可靠性、检修成本、经 济效益提出的更高要求，电力变压器的状态检修成 为一种必然趋势。有针对性地分析和处理电力设备 维修积累的宝贵历史数据，必然反映出规律性，可 以为电力维修部门的宏观管理、决策和指导提供科 学依据，以提高电力设备维修的质量和电力保障能 力。但是，目前对变压器维修信息的利用手段比较 落后，难 以 建 立 单 独 的 分 析 型 环 境 进 行 分 析 处 ［ ］ ! , & 理 。而联机分析处理（( . ) / 0* 1 2 4 / 5 1 2 + 6 7 . 3 ，( ）技术的出现使得方便、快捷地访问 5 0 8 8 ) * + 和分析在线监测数据成为可能。 本文对变压器维修信息提出了一种基于 ( ) * + 的研究方法，综合运用数据仓库、( ) * + 及数据挖 掘技术建立了在线监测数据分析系统，可以进行动 态查询、分析，并且方便、快捷地将查询结果展现 给管理人员，掌握其中规律，为设备故障诊断与维 修决策提供有效支持，对进一步全面实现电气设备 在线监测起到有效的促进作用。
基于联机分析处理技术的变压器检修系统
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! " # 系统数据分析 变压器维修数据库中存放着大量的细节数据， 而决策者通常希望以简洁的描述形式观察汇总的数 据集，此外还希望从不同的粒度和角度描述数据 集，这就需要采用描述式数据分析。 描述式数据分析是以简洁概要的方式描述变压 器维修信息，并提供数据的一般性质。本文主要采 用! " #! $ % & $ %’ ( ( (平台的 ) # * +和+ , & . / 0 1 2 $ 3 ! $ % & , 4 $ 3直接与服务器端 ) # * + 进行通信，该服务 提供一个客户端可以访问的接口，利用许多前端的 工具通过 ) # 56 7 来使用数据透视表服务，如 5 8 9 4 $ 2 ’ ( ( (可通过 : , 4 % 3 ; .) # 56 7+ % & , < $ % ; %) 9 与 建立连接，采用 方式 # * +! $ % & $ % ) # * + ) # * + 对设备维修数据在不同维度中进行下钻、上卷、旋 转、切块和切片等分析操作，可以综合各种灵活、 界面友好的显示技术，最终将结果以多维的形式显 示给用户。如：对于故障情况，在时间维和单位维 之上进行分析，可以确定各单位在不同时间段内故 障数量的总和、维修次数等，决策者可根据分析结 果清楚地掌握各单位在不同时间的变压器故障总体 情况；同样，也可在其他维度之上对故障情况进行 分析。 以西郊站=号及’号避雷器为例，图’为>月 份=号避雷器的阻性泄漏电流波形，由图可见，? 相与 *、7 相有明显的区别，? 相数据较平稳，而 *、7 相的阻性泄漏电流波动大，最大达到@ A ( *。 ! 其原因是 ? 相避雷器瓷套最下端装有金属屏蔽环， 该图是将瓷套上的表面泄漏电流屏蔽后测得的电 流。