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面向邊緣計算的電力通信網(wǎng)告警歸并技術研究

2021年電子技術應用第4期

李霽軒1，吳子辰1，郭燾1，朱鵬宇2，吳季樺3

1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司信息通信分公司，江蘇南京210000； 2.國網(wǎng)電力科學研究院有限公司，江蘇南京210012；3.北京郵電大學網(wǎng)絡與交換國家重點實驗室，北京100876

摘要： 電力通信網(wǎng)的覆蓋范圍及復雜程度逐漸增大，為電力通信網(wǎng)帶來巨大的運維壓力。通過部署邊緣節(jié)點在邊緣側完成數(shù)據(jù)采集和信息過濾，提供計算支持，能夠極大程度上緩解電力通信網(wǎng)管理側壓力。告警分析是運維當中的重難點問題，傳統(tǒng)的告警分析先使用規(guī)則對于告警進行歸并從而減少后續(xù)處理的工作量，但是規(guī)則的完備需要大量專家知識和人力資源的投入且存在局限性。將無監(jiān)督聚類引入到電力通信邊緣云部署架構下的告警歸并流程當中，提出了一個新的輕量級算法，將基于密度的聚類方法(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise，DBSCAN)與現(xiàn)有的歸并規(guī)則進行結合，結果表明加入無監(jiān)督學習能夠顯著提高告警歸并的效果，切實提高了電力通信網(wǎng)運維中缺陷定位的準確性和完備性。

關鍵詞： 無監(jiān)督學習 DBSCAN 告警歸并邊緣計算

中圖分類號： TN915
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201269
中文引用格式： 李霽軒，吳子辰，郭燾，等. 面向邊緣計算的電力通信網(wǎng)告警歸并技術研究[J].電子技術應用，2021，47(4)：17-23.
英文引用格式： Li Jixuan，Wu Zichen，Guo Tao，et al. Research of alarm correlation technique for edge cloud computing in power communication network[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：17-23.

Research of alarm correlation technique for edge cloud computing in power communication network

Li Jixuan1，Wu Zichen1，Guo Tao1，Zhu Pengyu2，Wu Jihua3

1.Information and Communication Branch of State Grid Jiangsu Electric Power Co.，Ltd，Nanjing 210000，China； 2.State Grid Electric Power Research Institute Co.，Ltd，Nanjing 210012，China； 3.State Key Laboratory of Networking and Switching Technology，Beijing University of Posts and Telecommunications， Beijing 100876，China

Abstract： The demand for electric power and the coverage of power communication network has been gradually expanding, which brings the challenges that need to be addressed in the operation and maintenance of the domain. The deployment of edge nodes provides the availability of data collection, information filtering and computational support, which can heavily alleviate the pressure of management. Alarm analysis is a key and difficult problem in operation and maintenance. The traditional alarm analysis first uses rules to merge alarms, so as to reduce the workload of subsequent processing. However, the completeness of rules requires a lot of expert knowledge and human resources investment, and there are limitations. This paper proposed a novel and lightweight algorithm. In this paper, Unsupervised clustering is introduced into the alarm merging process of power communication network edge cloud computing, and the density based clustering method is combined with the existing merging rules. The experimental results show that the effect of alarm merging can be significantly improved by adding unsupervised learning, which is helpful to improve the accuracy and completeness of subsequent defect location.

Key words : unsupervised learning；DBSCAN；alarm correlation；edge computing

0 引言

我國電力行業(yè)的高效平穩(wěn)發(fā)展是保證經(jīng)濟安全、快速、穩(wěn)定發(fā)展的能源保障。人工智能時代對電力通信領域提出了新的要求，也為電力通信管理系統(tǒng)(Telecom Management System，TMS)的發(fā)展提供了新方向^[1]。TMS作為電力領域信息化產(chǎn)物，為整個電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)調度、自動化、繼電保護、安全自動控制、電力市場交易以及企業(yè)信息化等工作提供了堅實的基礎，同時也為電力通信中的異常檢測、路由優(yōu)選等智能化應用提供支撐。

隨著特高壓電網(wǎng)、各級電網(wǎng)協(xié)調的統(tǒng)一發(fā)展，智能網(wǎng)的建設的需求也逐漸加強，對支撐電網(wǎng)信息化基礎TMS系統(tǒng)提出了更高要求。在電力通信信息化、智能化建設和應用實踐過程中，電力公司積累了海量的實時數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)基于規(guī)則的缺陷處置方法難以滿足智能化的需求，尤其缺乏一種對拓撲復雜、設備類型繁多的缺陷數(shù)據(jù)進行智能分析的方法^[2]。

電力通信網(wǎng)在信息化過程中產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，然而這些數(shù)據(jù)的海量增長，促使了數(shù)據(jù)歸并技術(即告警歸并技術)的發(fā)展。目前國內外主要使用基于規(guī)則匹配的方法進行告警歸并^[3]。具體而言，就是操作員根據(jù)系統(tǒng)實時情況結合專家知識動態(tài)地調整告警歸并規(guī)則。同時，也有基于規(guī)則匹配方法上的改進。例如，加入數(shù)據(jù)預處理和數(shù)據(jù)過濾等方法輔助告警歸并^[4]。上述方法在告警數(shù)據(jù)規(guī)模較小、告警延遲低、告警類別固定等情況下，能達到很好的歸并效果。但隨著告警數(shù)據(jù)的海量增長，上述方法及其相關改進方法難以適應當前的數(shù)據(jù)環(huán)境。MADZIARZ A在移動通信網(wǎng)領域提出了基于K-MEANS聚類的告警聚類方法^[5]，嘗試引入無監(jiān)督聚類以擺脫對規(guī)則的依賴。雖然該方法無須大量人力資源的投入，但實際歸并效果差強人意，且需要業(yè)務專家參與預測缺陷的數(shù)量，有著極大的局限性。

5G技術、邊緣計算、人工智能新技術的到來給電力通信領域帶來了新鮮血液。新技術與電力通信領域的有機結合，對于構造電力通信新生態(tài)，解決遺留問題，節(jié)約人力資源，面對新的挑戰(zhàn)至關重要。

本文介紹了一種基于密度聚類(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise，DBSCAN)^[6]結合人工規(guī)則進行告警歸并協(xié)助通信缺陷診斷的無監(jiān)督學習算法。該算法具有良好的魯棒性、輕量性，支持邊緣云部署，將算法在TMS系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)中進行實驗，結果顯示算法達到了較好的效果。

本文詳細內容請下載:http://www.viuna.cn/resource/share/2000003457

作者信息：

李霽軒1，吳子辰1，郭燾1，朱鵬宇2，吳季樺3

(1.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司信息通信分公司，江蘇南京210000；

2.國網(wǎng)電力科學研究院有限公司，江蘇南京210012；3.北京郵電大學網(wǎng)絡與交換國家重點實驗室，北京100876)

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