【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力領域的電力遠動傳輸異常檢測，特別是涉及基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法。
技術介紹
1、在當今社會發展中，電力行業，作為國家的關鍵基礎設施和能源產業鏈的核心環節，不僅對民眾的生活質量產生重大影響，而且在國家經濟的穩定和發展中扮演著至關重要的角色。據統計，2023年，中國全社會用電量為92241億千瓦時，同比增長6.7%。隨著技術的發展，如今的電力系統已將變得愈來愈智能，在高度發展的自動化技術與通信技術的加持下，電力系統的通信網絡越來越龐大，并且現在電力系統中不再像傳統模式那樣每一個部分都需要人工堅守，而是只需要在一些關鍵的監控崗位配置工作人員進行統一監管，這樣的模式會大大提高工作效率。但是這樣也會面臨一些問題：加大電力通信系統交互的復雜程度之后會導致電力系統通信過程中出現異常的風險增大，當電力通信網受到攻擊或者出現異常時會引發一系列的連鎖反應，甚至可能會導致整個電網系統出現癱瘓的情況。電力遠動傳輸系統作為電力調度自動化系統的核心和電力信息網絡的關鍵部分，其穩定運行對于保證電力設備狀態的實時監控、獲取運行和故障信息至關重要，這對于電力調度人員做出正確決策和確保電力系統安全運行極為重要。在電力信息物理系統發展的背景下，確保電力遠動傳輸系統的穩定可靠運行成為了當下電力系統待解決的一個重要需求。
2、相較于傳統的單一信息網絡，電力信息物理系統不僅涵蓋網絡層，還擴展到物理層，因此具有更廣泛的覆蓋范圍。隨著大量傳感器等設備的接入，電力網絡的數據量和維度呈現出快速增長的趨勢。電力信息系統的網絡安全監測需要涵
3、電力遠動傳輸系統主要分為兩部分：調度主站與調度廠站，他們之間采用c\s模式進行通訊，即客戶端為調度主站，服務端為調度廠站，二者之間基于osi五層模型進行通訊，且傳輸層使用的是tcp協議（圖1）。在電力遠動傳輸系統中，tcp協議是傳輸層使用的協議，而iec?104是是基于tcp/ip的應用層協議，對應的端口號為固定的2404。通訊報文的主要構成是由應用層協議決定的，電力遠動傳輸系統中符合iec104協議的通訊報文又稱之為應用層協議數據單元（application?data?unit,?apdu）（圖2）。它主要由兩部分組成：應用層協議控制信息（application?protocol?control?information,?apci）和應用服務數據單元（application?serve?data?unit,?asdu）。其中apci主要負責存儲控制信息，根據其中的內容可以將報文分為三類：傳輸有效信息的i格式報文、具有監視功能的s格式報文、發送控制信息的u格式報文。而asdu的主要功能就是承載每個數據單元中的真實有效信息。i格式信息傳遞主要涉及多種數據的交換，包括控制指令、遙測、遙信等信息。這類信息的交換模式主要分為三類：周期發送、條件觸發和緊急上報：1）定時更新。例如，控制中心會定期向遠端站點發送i格式的全局召喚命令，而遠端站點亦會按固定周期向控制中心報送遙測和遙信數據。這個周期的長短因系統而異，通常設置為每15分鐘一次。2）需求響應。當電力系統操作人員需對現場設備執行控制任務（如遙控、遙調、同步或手動輸入參數等）時，控制中心會發出特定請求。遠端站點接收到這些請求后，會即時從監控設備中獲取所需數據，并通過i格式信息回傳給控制中心。3）異常報告。在遠端站點遭遇突發情況，如遙信狀態改變、保護裝置動作、調壓器分接頭位置變動等情況下，站點會立即主動向控制中心發送i格式報文，上報事件詳情。通過這種方式，電網的調度與監控工作能夠靈活應對各種情況，確保系統的穩定運行和安全。s格式報文主要主子站間各種命令信息流的確認。u格式報文主要用于主子站通信過程中的鏈路測試、啟動數據傳輸和停止數據傳輸。
4、電力系統中主子站之間的通信交互可以大致分為兩種情況：第一種是啟動通信鏈路，第二種是傳輸應用數據。通信鏈路啟動階段主要以下三個步驟：建立tcp連接、開始數據傳輸和發送總召喚命令（圖3）。接下來是應用數據傳輸階段，這個階段主要包括三個過程：主站發送召喚命令（圖4）、遙調或遙控命令（圖5）、子站向主站上送遙測或遙信數據（圖6）。
5、通過對以上電力系統遠動傳輸的結構與通信過程分析，發現在遠動數據傳輸過程中的異常通常會在網絡傳輸的報文中體現，因此電力信息系統可以通過監測網絡報文來進行異常檢測。但是在異常檢測中還需要綜合考慮電力遠動系統的業務特征，這會導致特征維數比較高，而且還會有異常數據不足的特點，這對于異常檢測來說具有一定的挑戰。因此必須尋找合適的方法，本專利技術提供了適用于電力遠動傳輸異常檢測的方法。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提供基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法。該方法根據電力遠動傳輸過程的特點以及傳輸規約的特點，構建一種自編碼器模型，并且提出一組具有典型代表性且全面的特征變量，能夠去除冗余的特征變量，提升檢測速度，最后本專利技術提出使用自編碼器根據正常數據得出的重構誤差的均值作為后期異常檢測階段的閾值，取代以往基于人工經驗設定異常檢測閾值的方法，能夠有效提高檢測精度，降低誤檢率。
2、本專利技術解決技術問題所采用的方案是：
3、基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，包括：構建自編碼器模型、選擇典型特征變量、獲取異常檢測閾值和電力遠動數據的異常檢測；根據電力遠動傳輸以及傳輸規約的特點構建自編碼器模型；提出一組具有典型代表且全面的特征變量，根據提出的特征變量對電力遠動數據進行特征提取；通過特征提取后的數據和自編碼器模型得出異常檢測的閾值；使用自編碼器模型與得出的閾值對電力遠動數據進行異常檢測。
4、1）構建自編碼器模型，包括以下步驟：
5、1.輸入層配置，設定一個輸入層，用于接收原始數據，該輸入層的維度與原始數據的特征維度相匹配；
6、2.編碼器構建：在輸入層之后構建一個編碼器層，用于將輸入數據轉換成一個低維特征表示；該編碼器層由多個神經網絡層組成，包括線性層、激活函數層及可能的正則化層，以學習數據的壓縮表示；
7、3.隱含特征表示：通過編碼器層處理后，數據被轉換為一個低維的隱含特征表示，捕獲輸入數據的關鍵信息；
8、4.解碼器構建：構建一個解碼器層，用于將隱含特征表示恢復為接近原始輸入數據的輸出；解碼器層的結構與編碼器層相反，目的是從低維特征表示中重構出原始數據；
9、5.輸出層配置：在解碼器層之后設置一個輸出層，其維度與輸入層相同，以產生重構的數據輸出；
10、6.選擇損失函數和優化器：定義一個損失函數來衡量重構數據與原始數據之間的差異，并選擇一個優化器來調整神經網絡參數，以最小化損失函本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，其特征是：
2.根據權利要求1所述的基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，其特征是：
3.根據權利要求1所述的基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，其特征是：
4.根據權利要求1所述的基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，其特征是：
5.根據權利要求1所述的基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，其特征是：
【技術特征摘要】
1.基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，其特征是：
2.根據權利要求1所述的基于自編碼器的電力遠動傳輸異常檢測方法，其特征是：
3.根據權利要求1所述的基于自編碼器的電力遠動傳...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭凱，張默，王興財，范國峰，左越，牛冠荀，張博，鄭璐，宋清洋，朱宇豪，費經緯，王鑫，王曉蘇，郭玥，
申請(專利權)人：國網遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司，
類型：發明
國別省市：
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