# 《超算守护者：电网的隐秘防线》

## 第一章：电网危机

2024 年 5 月 12 日，华东地区电网的平静被一场突如其来的危机打破。电网的实时监测系统突然捕捉到一个异常信号：1.7 Hz 的低频振荡，这预示着电网可能即将面临一场灾难。如果不能及时处理，整个华东地区电网将陷入瘫痪，数百万居民和企业的正常生活和生产将受到严重影响。

在国家电网的监控中心，工程师们紧张地盯着屏幕，数据如潮水般涌来。传统的数据检测方法已经无法应对如此复杂和庞大的数据量，电网的实时性和准确性需求达到了前所未有的高度。时间紧迫，每一秒的延迟都可能导致无法挽回的后果。

就在这时，一个名为“ML-ADF 2.0”的系统悄然启动。这是基于国产超算平台的电网异常数据检测系统，它结合了深度学习模型和多层集成检测框架，专门针对电网异常数据检测的高效性和准确性需求而设计。它的出现，为这场危机带来了一线希望。

## 第二章：超算的力量

“ML-ADF 2.0”系统的核心是一台国产超算平台——天河 3 号 E 级验证子系统。这台超级计算机拥有强大的计算能力，其硬件配置令人惊叹：双路 Hygon C86-7390 处理器，单节点 512 GB DDR4-3200 内存，峰值 4.9 TFLOPS FP64；每个节点挂载 4 块沐曦 C500 加速卡，提供 15 TFLOPS FP16 的计算能力。网络方面，国产 HSN 3.0 200 Gbps 胖树拓扑，RDMA 延迟仅为 1.4 μs，支持全局 32 k 节点 Allreduce 带宽保持 90% 线性度。

在软件层面，系统采用了全栈国产化适配。操作系统是银河麒麟 V10 SP3，深度学习框架是计图（Jittor 1.3.8），并行框架是 OpenMPI 4.1.4 + NCCL 2.15.5。这些软件的完美结合，使得系统能够在国产超算平台上高效运行，为电网异常数据检测提供了强大的支持。

## 第三章：多层集成检测框架

“ML-ADF 2.0”系统的核心是多层集成检测框架。这个框架分为三个层级，每个层级都有其独特的功能和算法。

### 第一层：粗筛

第一层是自编码器 GRU-AE，它能够快速筛选出可能的异常数据。系统采用了变分邻域异常阈值（VAT），窗口大小为 5 s / 500 点，能够将误报率控制在 0.2% 以内。这一层的作用是快速排除大量正常数据，为后续的精修和长程检测提供基础。

### 第二层：精修

第二层是时空图注意力网络（ST-GAT）。它能够处理节点和边的特征，动态更新图结构，捕捉电网中的时空关联。节点特征包括电压幅值、相角、频率、功率等 23 维数据，边特征包括线路阻抗、功率流、开关状态等 7 维数据。这一层能够对可疑数据进行更细致的分析，进一步提高检测的准确性。

### 第三层：长程

第三层是 Transformer-XL，它能够捕捉长达 5 分钟的长程依赖关系。系统采用了相对位置编码，d_yer，能够处理复杂的长程异常模式。这一层的作用是确保系统能够检测到那些在长期内逐渐发展的异常。

### 集成策略

三个层级的检测结果通过贝叶斯动态加权（online EM）进行集成，每 60 秒更新一次权重。这种集成策略能够动态调整各层级的权重，确保系统在不同场景下的最佳性能。

## 第四章：数据的力量