賀甚嘉，宋凱洋，王 濤，李雪鋒，周世峰

（1.新南威爾士大學(xué)，澳大利亞 2052；2.內(nèi)蒙古電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000；3.北京洛斯達(dá)科技發(fā)展有限公司，北京 100080）

1 電力系統(tǒng)與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)

1.1 電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)是當(dāng)代社會(huì)能源運(yùn)行的基礎(chǔ)系統(tǒng)之一，由電源、儲(chǔ)能、負(fù)荷以及電網(wǎng)構(gòu)成。這4 個(gè)部分相互配合形成一個(gè)綜合的電力運(yùn)行系統(tǒng)，從而為實(shí)現(xiàn)社會(huì)能源的平衡運(yùn)作貢獻(xiàn)力量。此外，作為電力系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的調(diào)度與交易可以為電源、儲(chǔ)能、負(fù)荷以及電網(wǎng)之間的高效合作提供高質(zhì)量服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化使用[1]。電力系統(tǒng)的組成如圖1 所示。

圖1 電力系統(tǒng)的組成

電源的主要特征是對(duì)新能源的使用。使用新能源之后，可以實(shí)現(xiàn)電力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。儲(chǔ)能的多元化不僅能解決電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能難題，也可以適應(yīng)用電場(chǎng)景的復(fù)雜性。負(fù)荷的鮮明特征表現(xiàn)為可產(chǎn)可銷、多能互補(bǔ)。電能負(fù)荷是電力系統(tǒng)運(yùn)行的必要環(huán)節(jié)，它的良好狀態(tài)意味著電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過其多能互補(bǔ)的方式，可以完成不同能源的有效銜接?，F(xiàn)今，智能電網(wǎng)的概念在電力系統(tǒng)中獲利推廣，系統(tǒng)的智能化程度不斷加深，為電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定狀態(tài)提供更加強(qiáng)有力的保障[2]。

1.2 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)

電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)指在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中使用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立的通信網(wǎng)絡(luò)，用途是實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備之間的信息傳輸和交換。電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域包括電力設(shè)備之間的遠(yuǎn)程監(jiān)控、電力系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集與傳輸以及電力系統(tǒng)的安全防護(hù)。在電力設(shè)備之間的遠(yuǎn)程監(jiān)控方面，通過無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，包括變電站、配電設(shè)備、電路以及變壓器等。這些電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息都需要無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管控。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的基礎(chǔ)上，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高效采集。在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與傳輸方面，電能表的讀數(shù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、功率因數(shù)等信息都需要無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)采集和傳輸?shù)墓δ?，以?shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)平衡運(yùn)行的功效。在電力系統(tǒng)的安全防護(hù)方面，電力設(shè)備的安全狀態(tài)、火災(zāi)情況及電能泄漏等都需要無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行[3]。

2 電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全漏洞

在電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，存在多種安全漏洞問題，如通信未加密、弱加密算法、無(wú)線接入點(diǎn)缺陷以及軟硬件技術(shù)漏洞等，具體如圖2 所示。

圖2 安全漏洞

首先，通信未加密。傳統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，存在通信沒有加密的嚴(yán)重漏洞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)極易遭遇竊聽和篡改。黑客通過監(jiān)聽無(wú)線信號(hào)來(lái)獲取電力系統(tǒng)的安全信息，從而對(duì)電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。其次，弱加密算法。部分電力系統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)使用弱加密算法來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)，這種算法存在很大的技術(shù)瓶頸，會(huì)使電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)處于長(zhǎng)期不安全的環(huán)境，進(jìn)而損壞部分電力系統(tǒng)。再次，無(wú)線接入點(diǎn)缺陷。多數(shù)電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)使用無(wú)線接入點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。這些接入點(diǎn)往往因未及時(shí)更新軟件而存在漏洞，一旦遭遇黑客攻擊，則后果不堪設(shè)想。最后，軟硬件技術(shù)漏洞。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)使用的軟硬件技術(shù)存在技術(shù)漏洞，但是技術(shù)人員的漏洞補(bǔ)救工作滯后，因此一些黑客利用時(shí)間差對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非法訪問和信息竊取，從而使電力網(wǎng)絡(luò)處于癱瘓狀態(tài)[4]。

3 基于深度學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)

電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全存在很多漏洞，這些漏洞具有高風(fēng)險(xiǎn)性、多樣性、潛在性以及難以預(yù)測(cè)性。因此，要以深度學(xué)習(xí)為基準(zhǔn)，對(duì)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效檢測(cè)，以達(dá)到最終解決網(wǎng)絡(luò)漏洞的目的[5]。基于深度學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞的檢測(cè)步驟如圖3 所示。

圖3 電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的漏洞檢測(cè)步驟

其一，數(shù)據(jù)收集。收集與電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)、設(shè)備配置數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)將用于訓(xùn)練和測(cè)試深度學(xué)習(xí)模型。其二，數(shù)據(jù)預(yù)處理。對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、特征提取和標(biāo)準(zhǔn)化等。確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性，以便于后續(xù)的模型訓(xùn)練和檢測(cè)。其三，模型選擇和設(shè)計(jì)。選擇適合電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的深度學(xué)習(xí)模型，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者深度自編碼器等，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。其四，模型訓(xùn)練。使用預(yù)處理后的數(shù)據(jù)對(duì)深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練。將數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，通過迭代優(yōu)化模型參數(shù)，使得模型能夠準(zhǔn)確地識(shí)別電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的漏洞。其五，模型評(píng)估。使用測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行評(píng)估。計(jì)算模型的準(zhǔn)確率、召回率、精確率等指標(biāo)，評(píng)估模型在檢測(cè)電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞方面的性能。其六，漏洞檢測(cè)。將訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型應(yīng)用到實(shí)際的電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量、配置數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。模型將根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)判斷是否存在漏洞，并給出相應(yīng)的警告或報(bào)告。其七，漏洞修復(fù)和反饋。根據(jù)深度學(xué)習(xí)模型的檢測(cè)結(jié)果，及時(shí)采取相應(yīng)的修復(fù)措施，修復(fù)電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的漏洞。同時(shí)，將修復(fù)的結(jié)果反饋給深度學(xué)習(xí)模型，用于進(jìn)一步優(yōu)化模型的性能和準(zhǔn)確度。需要注意的是，基于深度學(xué)習(xí)的電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要大量的數(shù)據(jù)和計(jì)算資源來(lái)支持模型的訓(xùn)練和評(píng)估。此外，模型的準(zhǔn)確性和可靠性也需要不斷地進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮實(shí)際情況和資源限制，選擇合適的方法和技術(shù)來(lái)進(jìn)行電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)[6]。

4 深度學(xué)習(xí)在電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)及作用

4.1 深度學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

深度學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在自動(dòng)化上。深度學(xué)習(xí)模型能夠?qū)崿F(xiàn)自主性學(xué)習(xí)，從而達(dá)到檢測(cè)的無(wú)人化和高效化。這不僅減少了人工介入的成本和疏漏，也極大地提升了網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)的效率。此外，深度學(xué)習(xí)技術(shù)可以對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和整理，從而達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)特征和漏洞模式的掌握。自適應(yīng)性是深度學(xué)習(xí)的另一優(yōu)勢(shì)。深度學(xué)習(xí)模型有很強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)能力和智能屬性，經(jīng)過對(duì)網(wǎng)絡(luò)漏洞的泛化性適應(yīng)，具備適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的能力，可以對(duì)多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)域進(jìn)行通用性修復(fù)，抵制無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的漏洞出現(xiàn)。此外，深度學(xué)習(xí)技術(shù)具備應(yīng)對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境的能力，可以不斷優(yōu)化自身模型，提高檢測(cè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)漏洞的能力[7]。

4.2 深度學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)中的關(guān)鍵作用

深度學(xué)習(xí)在電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的地位日益凸顯，特別是在網(wǎng)絡(luò)漏洞的檢測(cè)方面。由于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的需要，深度學(xué)習(xí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全隱患的預(yù)防和檢測(cè)，幫助電力系統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員快速找到問題所在。此外，深度學(xué)習(xí)模型可以在大數(shù)據(jù)環(huán)境下對(duì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)狀態(tài)、通信狀態(tài)以及存在的其他異常行為進(jìn)行自動(dòng)診斷，明確網(wǎng)絡(luò)中存在的潛在漏洞和攻擊行徑，繼而快速進(jìn)行故障定位和識(shí)別，提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性和檢測(cè)效率。隨著時(shí)間的不斷推移，深度學(xué)習(xí)模型將不斷完善，以確保無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在安全的環(huán)境下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這不僅對(duì)電力系統(tǒng)的維護(hù)有巨大幫助，也可以降低技術(shù)維護(hù)人員的工作強(qiáng)度。因此，深度學(xué)習(xí)在電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中扮演著不可替代的重要角色[8]。

5 結(jié) 論

通過研究，深入探討了電力系統(tǒng)與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，分析了其中存在的安全漏洞。通過引入深度學(xué)習(xí)技術(shù)，提出了一種新的電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)方法，能夠更準(zhǔn)確、高效地識(shí)別潛在的安全隱患。深度學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)中展現(xiàn)出了獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和分析，發(fā)現(xiàn)并預(yù)測(cè)安全威脅。這對(duì)于提升電力系統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)安全性具有重要的意義，未來(lái)的研究中可以進(jìn)一步完善深度學(xué)習(xí)模型，提高漏洞檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。