基于改进机器学习的电力监控网络准入控制系统

基于改进机器学习的电力监控网络准入控制系统

张礼泽

浙江浙能温州发电有限公司   浙江温州 325603

摘要：随着互联网技术与电子信息技术的不断发展，电力监控系统网络信息化水平也在逐渐提高，电力监控系统中电力信息与网络信息的交互日渐频繁，给电力监控系统网络带来了极大的安全隐患，出现了较多的电力监控系统网络安全漏洞，很容易导致部分监控信息泄露，以及一些具有保密性质的监控信息被非法利用。为了确保电力监控系统监控信息的完整性和保密性，需要对电力监控系统网络安全的脆弱性进行检测，以便更好地完成网络安全工作。

关键词：改进机器学习；电力监控；网络准入控制；控制系统

引言

电力监控网络准入系统能控制用户的网络行为，对应用进行安全管理，避免系统受到网络攻击。传统的电力监控网络准入控制系统多采用遗传算法或NAT算法实现接入控制，但在实际应用中，由于识别准确率较低、流量协调性较差，使系统运行存在许多安全隐患，不利于电力监控网络准入控制系统的全面发展。改进机器学习技术通过建立抽象网络模型，根据系统以前的运行经验，不断学习新技术，并对原有算法不断完善，从而优化系统性能。因此，该文以改进机器学习为基础，设计了基于改进机器学习的电力监控网络准入控制系统，介绍了系统的硬件结构和网络准入算法的工作流程，通过对原有评价指标权重分配机制进行改进，从而提升网络准入的准确率和基本性能，促进电力监控网络技术的进一步发展。

1电力通信网监控系统

电力通信网监控系统与其他的计算机网络存在着很大的差异，它具有其特有行业特征，对于用户的要求具有特定的针对性。同时，借鉴了其他网络的成熟的管理技术以及管理手段。电力通信网监控系统所应用的技术，具有灵活性，先进性以及可靠性，安全性等特点，以国际标准为准，同时，也可以采用国家标准或主流的行业标准及其规范，实现了对多厂家，多类型以及多专业的通信设备的统一管理，对其功能进行了整合。电力通信网监控系统作为控制，监视以及管理的专网，应当对通信网中的相关设备进行监控，其中包含了传输设备的监控以及管理，通信网中的传输设备包含了光纤，电缆，微博，卫星，无线等相关的各种类型设备。通信网中的交换设备，包括了程控交换机以及调度交换机，用户设备包含了配线表，用户终端的通信设备，支持设备包含了电源，蓄电池，空调，机房等设备。所有通信网中的设备都将是监控系统的管理与控制的对象，通过建立起的监控接口，将信息进行收集和传输。首先电力通信网的监控系统应当具备实时的监控功能，通过对通信网中的各种设备进行实时的监控，并对设备的信息进行采集，并可以通过遥测等手段对指定设备的状态以及模拟量信息进行获取。对于各站点的通信设备以及电路的运行，告警等情况进行实时的监测和查询。可以将网管信息的重要的告警信息进行分类以及分级，并且及时的通知给相关的维护人员。另外，监控系统还应当充分地发挥故障管理的功能，对通信网的故障信息进行监控以及管理，及时的发现网络问题以及对故障进行定位。监控系统的故障管理功能可以通过光灯显示故障进行分级处理，并能够实时的显示故障的信息。

2电力监控系统安全需求

电力监控系统是一个以等级保护４级系统为骨干和核心，不同等级信息系统高度耦合的大型、高安全要求的信息系统．要解决上述问题．满足等保２．０标准的防护要求，需要从提升系统的本体安全入手，基于可信计算，为电力监控系统构建一个可信、可管、可控的安全可信防护体系．可信，是指电力监控系统的硬软件来源可信、配置和运行环境符合预期、用户身份可信、网络连接可信．可管，是指对电力监控系统内软硬件、信息资源和安全策略进行统一管理，实施三权分立的管理机制，取消超级用户，建立管理员之间互相制约的关系，以增强对电力监控系统的管理能力，防范内部管理人员的攻击行为，增强对突发事件的应对能力．可控，是指电力监控系统中的权限可控，包括用户行为可控、网络接人可控和网络行为可控等．传统的安全防护措施大多只对来自外部的攻击进行防范，但由于内部人员了解操作系统的安全防御措施和管理手段，有条件规避外部防御措施，利用系统安全防御措施的漏洞或管理体系不完善的弱点，直接接触操作系统中的重要数据，所以内部人员的攻击更应该作为重点防范对象．通过为业务流程定制控制链，为电力监控系统筑起一道“围墙”，保证围墙内的所有访问都在可控范围内进行，在防止外部黑客攻击的同时，有效防范内部操作人员的越权攻击行为．

3电力调度运行和监控管理的现状

（1）操作人员的能力。电力计划的运营管理是一项精密性的工作，需要涉及大量的专业性操作。因此，既要调度员备专业的技术知识，又要他们具备高度的责任心和职业道德。从目前电力发展的实际情况来看，电力调度工作的管理对调度员的技术水平有很高的要求。若是对电网的运行状态无法形成全面的了解，也会在某种程度上影响到电网的稳定运行。另外，一些调度员在应对突发事件时，没有按照相关规程处理事故，事后未按有关规定进行故障原因分析，上述各种不确定因素制约着电力调度工作的顺利进行，同时也给相关人员的人身安全带来了隐患。（2）环境与设备状态的影响。随着现代信息化技术在电力系统中的运用，电力调度工作也日益方便，通过计算机对电网进行实时监控管理，不仅可以减少对管理资源的消耗，而且还可以大大提高供电的安全。然而，利用信息化手段对电力调度进行实时监控管理，也会带来一些危险，其中包括电网和外界的危险因素。①目前，在电力调度中使用的电子设备存在着许多问题，如设备的技术指标不能满足相关标准，设备出现老化或损坏，或是设计方案不合理，将会对电网的正常运行产生很大的负面影响。②由于电子设备外部运行环境对电网的稳定也有一定的危害，如缺少外部电源、运行环境不稳定等，引入这些设备的主要目的是为了增强电力调度运行和监控管理的可靠性，但如果外部环境不能得到保证，将会严重影响电力系统的运行，进而导致电力公司的供电故障。（3）调度和监管制度。电力调度的运行和监控管理都离不开制度的支持，制度是提升供电稳定性、促进电力行业健康发展的基础。但是，目前我国电力调度的运行和监控管理制度，仍然存在很多缺陷。一方面制度不完善，导致电力调度的监管过程没有足够的依据，不同的管理人员对制度规定的理解也存在一定的偏差，执行起来也相对主观。然而，电力调度工作是具有系统性特征的，强调环环相扣，而不完善的制度则会对电力调度的稳定运行形成一定的制约。另一方面，制度不合时宜，与现实的行业情况无法匹配，其执行的方法和原理并未随着行业的发展而不断更新，严重影响电力调度工作的有序开展。

4电力监控网络准入控制系统分析

4.1智能电力调度与负荷预测

负荷预测是基于先前记录的负荷数据，对当前时间之后的某个时间点或某个时间段的负荷情况进行预测。有很多因素都会对负荷预测产生影响，诸如系统的运行特性、线路的拓扑结构、负荷的变化分布情况等，负荷预测需要满足一定程度的精度要求，负荷预测的精准度越高，对电能的合理调度产生的影响就越小，负荷预测是电力系统能量管理的重要组成部分，对电网运行的经济性产生很大影响。随着智能电网的逐步构建，电力系统市场化运营的逐步推进，负荷预测的精准程度不仅会对电能的合理调度产生影响，还会对整个电网的运行稳定性乃至电网的安全运行产生影响，所以对不同类型负荷的运行特性、变化规律进行有效辨识是进行电力系统能量调度的前提条件，而对记录的历史负荷数据中的个别坏数据进行辨识和修正是保证负荷预测精准性的基础。在进行负荷预测的时候，历史负荷数据是进行负荷预测的基本依据，并且要搭建合理高效的负荷预测数学模型，在大量历史负荷数据的基础上进行大量的研究与试验，同时对负荷预测数学模型和新算法进行不断的优化升级，这样才能够保证负荷预测数学模型更精确地反映出负荷的实际变化规律。

4.2应急广播与通信

在电力工程的施工现场安装好设备后，可以通过设备及时向施工现场报备紧急通信或紧急广播。例如施工现场出现事故时，可以及时通过广播通知其他不知情的施工人员，迅速撤离现场，降低人员与财务安全损失。除此之外，也可以通过监测施工现场的施工情况，在遇到违反规则的现象时，通过紧急广播通信提醒管理人员施工现场存在的问题，提高安全性。智能化监控系统需要与机电一体设备相结合，通过额外的传感技术和集成技术全方位管理电力施工现场的安全问题，与终端进行有效连接，通过5G通信技术完成对施工现场所有角落的远程监控，更好地提升施工现场的安全管理效果。

4.3告警信息逐层分区设置

供电企业应根据电力系统的电力调度监控一体化系统的实际需求，采用一套监控系统对电网系统开展监控工作。根据不同区域的实际情况不同，设置不同类型，采用分区的方式来进行监控，实现告警信息各区域内的职责划分不同将其告警信息进行对应的发送。在告警信息的传输过程中，要清晰明确告警信息的类型以及发送的位置，防止出现告警信息混淆的情况发生。按照电网系统的相关规范要求，将告警信息可以分为事故、开关变位、异常、遥测越线已经告知和运行信息六个类别，再通过分区的方式，分级分层的对信息进行分累处理，提高信息处理的效率。

4.4人工智能技术的应用

随着电网的不断发展，越来越多的智能化技术也得以应用。当前的电力调度可以实现可视化的操作，从而让电力调配工作更加具有协调性。当然，目前的智能电网还无法发挥出最大的作用，仍然会受到供电体系数据库的影响，在电力调度系统的运行中，也会出现停止中断的情况。所以，调度人员也要及时更新数据库的信息，保持数据信息的精度，促进电力调度的自动化和智能化发展。人工智能技术在电力调度中的应用，也主要通过图片、图表和3D数据等形式进行电力供应分析，相比于传统的调度方案，基于人工智能技术的调动方案更加科学，制定的效率也要更快。在未来的电力事业发展过程中，人工智能技术势必也会得以更加深入的研究，电力调度运行也会更加高效和稳定。

4.5电力监控系统网络信息分析

在电力监控系统网络安全脆弱性检测之前，需要采用自动化渗透测试方法分析电力监控系统网络信息。自动化渗透测试是一种逐步深入的测试方法，在不影响电力监控系统稳定运行的前提下，采用一定的攻击方法进行测试，不会对电力监控系统的安全造成影响。此外，自动化渗透测试方法通过采用漏洞发现技术对电力监控系统进行攻击，逐步测试电力监控系统的网络安全状况，通过渗透测试找出电力监控系统的网络安全脆弱性环节。自动化渗透测试存在的优势是能够让电力系统工作人员及时了解网络中存在的技术缺陷、网络安全脆弱性程度和安全漏洞，并对其进行分析，分析电力监控系统网络被攻击时所采用的攻击方法，并查找攻击位置。

4.6可信安全管理

中心．信息安全体系的技术设计围绕不同安全域的安全管理机制进行，面向多个安全保护区域统一建设集中化的管理机制．安全管理中心统一完成对各区域、各层面安全机制的执行与管理．从系统管理、安全管理和审计管理角度出发，通过对应用系统的计算分析从而建立起集中统一的安全管理机制．通过建立安全管理中心一体化的设备监测和管理平台，既能够对安全策略进行统一的管理和配置，也能够通过对审计和监测数据的分析，对当前系统的危害进行实时评估和响应．

4.7智能化监控系统的工作流程

电力施工现场安装智能化监控系统时，需要通过前端摄像机对现场的实施情况进行图像采集，并通过5G信号将采集的图像与视频传输到后台图像处理模块中。因此，需要多个模块相互协作，保证电源和信号等各方面的稳定性，从而得到可靠的电力施工现场安全管理模式。通常，智能化监控系统会监测施工现场工作人员佩戴安全帽和穿戴安全马甲的情况，安全监管人员通过显示器中播放的施工现场各个角落的实时画面，了解是否存在安全隐患等双重方式提升检测力度。智能化监控系统需要提前训练目标检测，并在检测阶段通过图像预处理，目标检测，结果输出等三个部分的工作流程，完成对图像目标的识别与定位。图像会自动锁定目标位置，并向管理人员输出坐标，系统中的彩色框会将目标标注清楚，注明存在的安全问题类型，清晰表明施工现场是否存在安全隐患，是否存在工作人员没有存佩戴安全护具的情况，检测结果会传输到磁盘阵列中，实时保存，回放时也能够排查检测施工过程中存在的问题。

4.8过滤干扰信息

电网系统遇到异常情况时，在处理的过程中可以采用延时的方法进行处理，在延时完成后，再将相关的告警信息继续发送，当设备在延时完成后仍未恢复正常的运行状态，就需要将相关信息发送至对应的窗口，这就极大地减少时序窗口的告警信息的数量。还有一种情况就是工作人员在作业现场进行电力设备的运检或者是维修作业时，可以在电力调度监控一体化系统后台进行告警信息的屏蔽操作，通过对检修过程中的信息进行屏蔽，当其完成检修工作后，可以将检修过程中的重要的信息进行上传，最后将屏蔽操作进行取消。这就实现了对告知信息的单点封锁，使供电企业的电力维检信息不在大量占告警时序界面，最后将相关信息在数据库内及逆行记录，提高了信息处理的效率，减轻了工作人员的工作压力。

4.9优化电力调度安全运行系统

电力调度的安全运行系统需要电力调度的自动化跟进，同时也要根据电网的运行环境和内部的要求不断改进。（1）要彻底检查电网的不安全和不稳定因素，使其能够充分发挥自动化的作用，并结合目前的电力调度技术发展趋势，提出相应的防范措施。（2）明确电网的计算机执行指令和内部规范，通过专业的调度系统管理员和操作者对其运行状况进行实时监控管理，从而及时发现和消除电网故障。

结束语

综上所述，该文研究的基于改进机器学习的电力监控网络准入控制系统具有较好的准入控制能力和网络流量控制能力，对于提升系统运行的安全性和稳定性具有促进作用。然而网络技术发展也带来了新的问题，电力监控网络准入控制系统所面临的挑战不断增加，面对复杂的运行环境，需发挥改进机器学习技术的优势，根据运行需求不断对已有技术进行改进，并积极学习新型技术，在电力监控网络准入控制系统中融合多种技术，发挥技术优势，实现对网络资源的最大化利用，以此完善系统功能，满足不同用户的业务需求，促进电力事业的进一步发展。

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