王國榮 王國慶

（1 國網(wǎng)寧夏電力有限公司固原供電公司，寧夏 固原 756000；2 國網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司，寧夏 銀川 750001）

一、人工智能代理的電力負(fù)荷概述

目前AI 技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)森林、決策樹等算法已經(jīng)被廣泛使用[2]。為了深入學(xué)習(xí)需求側(cè)負(fù)荷態(tài)勢時序規(guī)律和關(guān)聯(lián)特性，文中設(shè)計了基于人工智能代理的電力負(fù)荷態(tài)勢感知方法，利用時序特征對算法進(jìn)行改進(jìn)，精準(zhǔn)分析用戶用電負(fù)荷行為。在系統(tǒng)規(guī)模不斷增大的過程中，人工經(jīng)驗(yàn)式運(yùn)行控制方法問題逐漸凸現(xiàn)出來，決策速度和控制有效性已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)需求。態(tài)勢感知能夠前移運(yùn)行控制關(guān)口，對運(yùn)行薄弱環(huán)節(jié)辨識，從而給出運(yùn)行控制策略。

在實(shí)施電力計量的過程中，負(fù)荷管理控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下的功能：①管理功能，該功能是系統(tǒng)的基礎(chǔ)性功能，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，主要對各個供電的環(huán)節(jié)進(jìn)行管理，從而在系統(tǒng)運(yùn)行中，實(shí)現(xiàn)基于電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的電力負(fù)荷控制方案制定，同時能夠?yàn)楹罄m(xù)的管理工作創(chuàng)造良好的條件。②負(fù)荷控制功能，該功能為系統(tǒng)的核心功能，該功能的直接表現(xiàn)就是能夠在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，制定對電力系統(tǒng)的負(fù)荷控制目標(biāo)，從而保證在特定的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，通過對負(fù)荷目標(biāo)的調(diào)整，提升供電系統(tǒng)運(yùn)行的整體水平，保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。③數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計功能。該系統(tǒng)功能主要能夠?qū)崿F(xiàn)對相關(guān)供電區(qū)域的供電信息進(jìn)行統(tǒng)計分析，而且能夠?qū)νｋ娤禂?shù)，停電時間等關(guān)鍵信息進(jìn)行采集分析，相關(guān)信息以及數(shù)據(jù)分析結(jié)果對于排除電力計量隱患具有重要的意義。④警示與異常用電檢測功能，該系統(tǒng)功能對于保障用戶用電具有重要的意義，在用戶用電出現(xiàn)異常的情況下，該功能能夠?qū)ο嚓P(guān)異常信息進(jìn)行評估分析，并及時發(fā)出警示信息，同時促進(jìn)對客戶端問題的處理。⑤通信功能，該系統(tǒng)功能具有很強(qiáng)的綜合性，在具備以上功能的同時，還具有很強(qiáng)的通訊功能，能夠在很大程度上促進(jìn)系統(tǒng)的信息交換，從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)更好的控制。

二、電力負(fù)荷態(tài)勢感知系統(tǒng)的設(shè)計

對于現(xiàn)代社會來說，電力能源是一種重要的能源形式，大量的電子設(shè)備以及電氣設(shè)備的運(yùn)行都需要電力能源作為支撐。目前智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)在城市中得到了有效的落實(shí)，同時隨著社會的發(fā)展進(jìn)度，對電力能源的需求也在不斷提升，在這個過程中為了保證電力能源的穩(wěn)定供應(yīng)，就需要做好電力負(fù)荷態(tài)勢感知系統(tǒng)的設(shè)計，確保電力負(fù)荷協(xié)同調(diào)控。

（一）系統(tǒng)總體設(shè)計

為了解決企業(yè)所面臨的各種威脅，設(shè)計基于人工智能代理的電力負(fù)荷態(tài)勢感知系統(tǒng)，系統(tǒng)核心思想為將企業(yè)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)合，綜合評估企業(yè)內(nèi)部信息負(fù)荷風(fēng)險，以此全面感知企業(yè)所面臨的威脅。電力負(fù)荷態(tài)勢系統(tǒng)使內(nèi)外部數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的安全驗(yàn)證，最后，將電力負(fù)荷評估結(jié)果送到威脅態(tài)勢展示模塊實(shí)現(xiàn)展示。對于高級持續(xù)性攻擊，就必需根據(jù)具體的數(shù)據(jù)情報，利用企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)所存儲的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行搜索，以此能夠發(fā)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)未知威脅。

圖1 電力負(fù)荷態(tài)勢感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在電力負(fù)荷態(tài)勢感知系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)新能源功率和負(fù)荷預(yù)測等信息的匯總和分析，還能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行控制策略在能量管理系統(tǒng)中的發(fā)送，主要功能包括：1）根據(jù)新能源功率預(yù)測與負(fù)荷預(yù)測等系統(tǒng)中的未來態(tài)勢分析數(shù)據(jù)，也可以在一定程度上控制大電網(wǎng)，最終降低人工分析決策的工作量，使運(yùn)行控制效益得到提高；2）根據(jù)指標(biāo)體系評價運(yùn)行效益；3）可以通過對執(zhí)行效果與控制策略的對比，對指定運(yùn)行控制策略進(jìn)行優(yōu)化，從而得到負(fù)荷預(yù)測和新能源預(yù)測等偏差數(shù)據(jù)信息，影響運(yùn)行控制效益的程度。

圖 1 為電力負(fù)荷態(tài)勢感知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（二）系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

1.未來態(tài)勢分析

現(xiàn)階段，光伏、風(fēng)電等新能源功率的預(yù)測是根據(jù)目前溫度、氣溫等因素的預(yù)測分析。在水電水位出現(xiàn)改變的時候，水電廠發(fā)電能力也會改變；輸變電設(shè)備具有設(shè)備缺陷和計劃性停運(yùn)時，就要改變電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和 N-1 掃描故障集。

2.數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

所要收集的數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)日志數(shù)據(jù)、支持?jǐn)?shù)據(jù)、安全情報等。系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)采集重點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)流量鏡像數(shù)據(jù)收集和處理，因?yàn)榇笮推髽I(yè)數(shù)據(jù)中心具有龐大的網(wǎng)絡(luò)流量，所以，采集探針要具備良好的擴(kuò)展性與容錯性，還要具備大數(shù)據(jù)量采集能力。預(yù)處理原始鏡像流量，利用多核并行化處理手段實(shí)現(xiàn)大流量網(wǎng)絡(luò)原始數(shù)據(jù)的還原、解析和分析，之后構(gòu)成統(tǒng)一化流量日志格式，在大數(shù)據(jù)平臺上傳和保存，通過不斷測試與優(yōu)化，利用萬兆網(wǎng)絡(luò)和 IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的數(shù)據(jù)還原技術(shù)，實(shí)時收集網(wǎng)絡(luò)全流量，并且對其處理，此技術(shù)使用網(wǎng)絡(luò)端口鏡像技術(shù)與分光器鏡像技術(shù)，導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)流量，之后輸入到分析平臺中實(shí)現(xiàn)分析。

3.業(yè)務(wù)能力層

通過多樣化引擎組織實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，使用統(tǒng)一化方式處理安全事件，以此展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全狀態(tài)，此為預(yù)測電力負(fù)荷發(fā)展趨勢和啟動預(yù)警裝置的主要根據(jù)。使用特征級、數(shù)據(jù)級、決策級的分層數(shù)據(jù)處理融合分析模型，提供給不同應(yīng)用不同級別信息，使分析模型的可用性與精準(zhǔn)性、全面性得到增強(qiáng)。

4.系統(tǒng)服務(wù)層

利用電力負(fù)荷態(tài)勢系統(tǒng)，能夠全面掌握網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否出現(xiàn)攻擊，包括電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測安全趨勢，實(shí)現(xiàn)完善應(yīng)急預(yù)案的制定，并且增強(qiáng)安全防范。

5.計算存儲層

使用 Spark 與 Hadoop Map Reduce 創(chuàng)建大數(shù)據(jù)平臺，并被廣泛應(yīng)用到海量日志處理中。大數(shù)據(jù)具有較高的計算速率，并且能夠提供安全分析工作保證，還能夠?yàn)楦咧悄苣Ｐ陀嬎惴绞降氖褂锰峁┝己玫沫h(huán)境基礎(chǔ)。將動態(tài)流量基線作為基礎(chǔ)，檢查異常流量，能夠提高網(wǎng)絡(luò)安全，對主機(jī)流量訪問、互聯(lián)網(wǎng)出口用戶流量訪問、內(nèi)網(wǎng)流量訪問等傳輸行為進(jìn)行分析，和人工智能算法、機(jī)器學(xué)習(xí)相互結(jié)合，精準(zhǔn)地尋找用戶與流量基線的關(guān)系，利用機(jī)器學(xué)習(xí)等算法及時地尋找異常流量情況，并且實(shí)現(xiàn)信息深入挖掘，避免威脅到信息安全。為了對網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)運(yùn)行和風(fēng)險情況進(jìn)行監(jiān)控，對故障和風(fēng)險事件進(jìn)行及時的處理，系統(tǒng)將容器技術(shù)和云計算技術(shù)自動部署至微服務(wù)，實(shí)時監(jiān)控關(guān)鍵對象的狀態(tài)，分析重要資產(chǎn)風(fēng)險，快速生成配置策略與任務(wù)工單，對運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行響應(yīng)。還能夠支持工單作業(yè)化管理，自動觸發(fā)、跟蹤、派發(fā)、提醒工單。

三、系統(tǒng)仿真分析

根據(jù)以上模型和場景設(shè)計實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷態(tài)勢感知的調(diào)控仿真分析，對負(fù)荷態(tài)勢分析與調(diào)控有效性進(jìn)行驗(yàn)證。為了對負(fù)荷設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證，針對此算法分析負(fù)荷特征重要度矩陣，將噪聲添加到特征中對精度影響程度進(jìn)行預(yù)測，判斷特征對目標(biāo)量關(guān)聯(lián)的重要性指標(biāo)，此值越大，說明和目標(biāo)值密切關(guān)聯(lián)。在負(fù)荷特征量背景下，雖然總體運(yùn)行擬合情況良好，但還存在部分脈沖，主要是因?yàn)槿鄙訇P(guān)聯(lián)負(fù)荷因果性特征引導(dǎo)，從而使目標(biāo)負(fù)荷開啟狀態(tài)估計的時候存在偏差，所以，文中設(shè)計系統(tǒng)負(fù)荷特征對調(diào)控對象態(tài)勢精準(zhǔn)評估具有重要意義。

結(jié)束語

綜上所述，在全球能源背景下，電網(wǎng)跨區(qū)大規(guī)?；ヂ?lián)和間歇性電源入網(wǎng)滲透率也在不斷提高，從而使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行負(fù)荷面臨一定問題。作為不確定、開放性的復(fù)雜系統(tǒng)，其在日常的運(yùn)行過程中，容易引發(fā)各類復(fù)雜因素，這些因素一旦不能及時有效的處理，就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)狀態(tài)的進(jìn)一步惡化，出現(xiàn)連鎖反應(yīng)。文中提出了基于人工智能代理的電力負(fù)荷感知系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電力負(fù)荷協(xié)同調(diào)控。