一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法及装置，该方法包括从多个维度获取配网保护业务运行数据样本，运用人工智能技术预测配网保护业务运行状态，根据配网保护业务运行状态预测结果生成量子密钥应用策略。本发明专利技术基于人工智能技术对配网保护线路业务动作状态进行预测，在开关动作等实时性、安全性、可靠性要求高的控制指令触发之前，进行量子密钥的更新，并采用“一次一密”加密控制指令下发，降低了密钥更新对控制业务带来的时延，提升了业务传输的安全性。提升了业务传输的安全性。提升了业务传输的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法及装置


[0001]本专利技术属于量子保密通信
，具体涉及一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法及装置。

技术介绍

[0002]以配网差动保护业务和配网区域保护为代表的配网保护业务，对通信的带宽、实时性、可靠性和安全性均具有很高要求。目前，配网保护业务承载主要采用光纤专网或5G电力虚拟专网方式。光纤专网方式具有大带宽、低时延和高可靠性等特点，可很好地满足配网保护业务需求，但配网保护业务数据未采用任何加密手段，存在被窃听的风险。5G通信具备大带宽(eMBB)、低时延(uRLLC)、广连接(mMTC)等特性，可用于承载配网保护业务。但当前，5G相关标准及其产业化仍处于逐步发展阶段，商用的5G网络多为仅支持R15标准，因此为保证低时延特性，电力系统通过自建UPF(User Plane Function，用户平面功能)方式，支持不经过核心网，通过UPF转发方式进行两个5G通信终端之间的横向通信，大幅降低了传输时延。然而，5G网络基于运营商公网搭建，切片的安全性、隔离性等有待进一步论证。同时，5G网络现行普遍采用基于计算复杂度的加密方案，密钥随机性和实时性有待提升，存在算力提升的安全隐患。
[0003]量子保密通信技术基于信息论上无条件安全分发的量子密钥和“一次一密”可实现业务数据的端到端安全分发，为解决上述问题提供了可行途径。然而，受制于光学元器件精度等因素，量子密钥的生成量受限，需针对不同业务类型采用差异化的量子密钥应用方式。同时，量子密钥的分发与更新会引入时延，因此对于实时性要求很高的配网保护业务，需要针对不同的业务类型提供差异化的量子密钥供给服务。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法及装置，基于人工智能技术对配网保护线路业务动作状态进行预测，在开关动作等实时性、安全性、可靠性要求高的控制指令触发之前，进行量子密钥的更新，并采用“一次一密”加密控制指令下发，降低了密钥更新对控制业务带来的时延，提升了业务传输的安全性。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法，包括：
[0007]获取配网保护业务运行多维度数据样本；
[0008]基于获取的所述配网保护业务运行多维度数据样本，构建预测配网保护业务运行状态的模型；所述配网保护业务运行状态包括正常状态和线路故障状态；
[0009]基于实时获取的配网保护业务数据采用所述预测配网保护业务运行状态的模型，得到当前正常状态下的配网保护业务数据和线路故障状态下的配网保护业务数据；所述实时获取的配网保护业务数据包括配网保护设备数据和配网保护线路数据；
[0010]基于当前线路故障状态下的配网保护业务数据预测未来配网保护业务运行状态；
[0011]基于预测的未来配网保护业务运行状态选用不同的量子密钥应用方式。
[0012]进一步的，所述获取配网保护业务运行多维度数据样本包括：
[0013]配网保护设备数据、配网保护线路数据、外部因素影响数据的实时数据和历史数据；
[0014]所述配网保护设备数据包括设备台账数据、设备运行数据、设备巡检数据和设备检修数据；
[0015]所述配网保护线路数据包括线路台账数据、线路运行数据、线路故障数据、线路巡检数据、线路检修数据和线路负载变化数据；
[0016]所述外部因素影响数据包括气象数据、用能负荷变化数据和电网调度数据。
[0017]进一步的，所述基于获取的所述配网保护业务运行多维度数据样本，构建预测配网保护业务运行状态的模型，包括：
[0018]采用基于支持向量机的方法构建预测配网保护业务运行状态的模型。
[0019]进一步的，构建预测配网保护业务运行状态的模型前，还包括：
[0020]对配网保护业务运行多维度数据样本进行数据清洗和归一化；
[0021]对于定量数据直接进行归一化；对于定性数据，采用与定量数据进行加权的方式，统一到配网保护业务正常运行和线路故障两种类型下。
[0022]进一步的，基于当前线路故障状态下的配网保护业务数据预测未来配网保护业务运行状态，包括：
[0023]采用LBP算法对当前线路故障状态下的配网保护业务数据进行学习，提取出由于外部因素影响导致配网保护动作和由于线路自身故障导致配网保护动作的数据；
[0024]将所提取的数据以及外界环境影响因素的加权因子采用最优加权组合进行加权处理，输入长短期记忆网络，预测未来配网保护业务运行状态。
[0025]进一步的，所述基于预测的未来配网保护业务运行状态选用不同的量子密钥应用方式，包括：
[0026]对于控制类业务，采用配网保护设备动作之前的t
‑
1时刻更新的量子密钥“一次一密”的对控制指令进行加密并下发；
[0027]对于采集类业务采用量子密钥池中的历史量子密钥对业务数据进行加密并下发；所述历史量子密钥指距离当前时刻最远的量子密钥。
[0028]进一步的，对于控制类业务，若t
‑
1时刻量子密钥获取失败，则采用量子密钥池中最新存储的量子密钥“一次一密”的对控制指令进行加密并下发。
[0029]进一步的，所述量子密钥池中所有已使用的量子密钥在使用后进行删除；
[0030]所述量子密钥基于光纤量子密钥分发设备或卫星量子密钥分发设备或量子随机数发生器设备实时生成与存储；基于光纤专网或无线通道进行量子密钥分发。
[0031]进一步的，还包括，
[0032]对控制指令进行加密并下发后，对配网保护线路运行状态进行判断，判断是否发生误动；
[0033]若发生误动，则反馈至长短期记忆网络的训练阶段。
[0034]本专利技术还提供一种适用于配网保护业务的量子密钥应用装置，所述装置用于实现前述的适用于配网保护业务的量子密钥应用方法，所述装置包括：
[0035]初始化数据获取模块，用于获取配网保护业务运行多维度数据样本；
[0036]预测模型构建模块，用于基于获取的所述配网保护业务运行多维度数据样本，构建预测配网保护业务运行状态的模型；所述配网保护业务运行状态包括正常状态和线路故障状态；
[0037]数据分类模块，用于基于实时获取的配网保护业务数据采用所述预测配网保护业务运行状态的模型，得到当前正常状态下的配网保护业务数据和线路故障状态下的配网保护业务数据；所述实时获取的配网保护业务数据包括配网保护设备数据和配网保护线路数据；
[0038]状态预测模块，用于基于当前线路故障状态下的配网保护业务数据预测未来配网保护业务运行状态；
[0039]配置模块，用于基于预测的未来配网保护业务运行状态选用不同的量子密钥应用方式。
[0040]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0041](1)本专利技术对未来配网保护线路业务动作状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法，其特征在于，包括：获取配网保护业务运行多维度数据样本；基于获取的所述配网保护业务运行多维度数据样本，构建预测配网保护业务运行状态的模型；所述配网保护业务运行状态包括正常状态和线路故障状态；基于实时获取的配网保护业务数据采用所述预测配网保护业务运行状态的模型，得到当前正常状态下的配网保护业务数据和线路故障状态下的配网保护业务数据；所述实时获取的配网保护业务数据包括配网保护设备数据和配网保护线路数据；基于当前线路故障状态下的配网保护业务数据预测未来配网保护业务运行状态；基于预测的未来配网保护业务运行状态选用不同的量子密钥应用方式。2.根据权利要求1所述的一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法，其特征在于，所述获取配网保护业务运行多维度数据样本包括：配网保护设备数据、配网保护线路数据、外部因素影响数据的实时数据和历史数据；所述配网保护设备数据包括设备台账数据、设备运行数据、设备巡检数据和设备检修数据；所述配网保护线路数据包括线路台账数据、线路运行数据、线路故障数据、线路巡检数据、线路检修数据和线路负载变化数据；所述外部因素影响数据包括气象数据、用能负荷变化数据和电网调度数据。3.根据权利要求1所述的一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法，其特征在于，所述基于获取的所述配网保护业务运行多维度数据样本，构建预测配网保护业务运行状态的模型，包括：采用基于支持向量机的方法构建预测配网保护业务运行状态的模型。4.根据权利要求3所述的一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法，其特征在于，构建预测配网保护业务运行状态的模型前，还包括：对配网保护业务运行多维度数据样本进行数据清洗和归一化；对于定量数据直接进行归一化；对于定性数据，采用与定量数据进行加权的方式，统一到配网保护业务正常运行和线路故障两种类型下。5.根据权利要求1所述的一种适用于配网保护业务的量子密钥应用方法，其特征在于，基于当前线路故障状态下的配网保护业务数据预测未来配网保护业务运行状态，包括：采用LBP算法对当前线路故障状态下的配网保护业务数据进行学习，提取出由于外部因素影响导致配网保护动作和由于线路自身故障导致配网保护动作的数据；将所提取的数据以及外界环境影响因素的加权因子采用最优加权组合进行加权处理，输入长短期...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，冯宝，谢小军，赵高峰，吴尚，程康，卞宇翔，俞骏豪，武秋阳，黄影，张天兵，李洋，龚亮亮，贾玮，吕超，曹委，黄忠明，郭子昕，孙圣武，朱雪阳，
申请(专利权)人：南京南瑞信息通信科技有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：