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当前，人工智能 Agent 技术正以前所未有的速度重塑各行业的运作模式，然而电力与能源领域却面临着独特的挑战。 通用 Agent 框架缺乏对电力系统物理规律的原生理解，安全约束被降级为提示词级别的建议，电网拓扑结构与电气耦合关系被忽视，设备异构性带来的协议与模型差异难以统一调度。这些根本性困境使得在通用框架上"外挂"电力知识的方案始终存在安全隐患与效率瓶颈。 EnerOS 是一个面向电力与能源领域的原生智能体操作系统（AgentOS）。它将电力系统的领域知识、物理约束与运行逻辑内建为操作系统内核，使 AI Agent 在能源场景中具备原生理解、安全决策与自主行动能力。正如传统操作系统为应用程序提供进程、文件、网络的统一抽象，EnerOS 为能源智能体提供拓扑、潮流、约束、设备的统一抽象——让 Agent 天然"懂电"。 |
通用 Agent 框架在电力能源领域面临根本性困境：
| 问题 | 表现 |
|---|---|
| 物理盲区 | Agent 不理解潮流、电压、频率等物理量，无法判断决策的物理可行性 |
| 约束缺失 | 安全约束（N-1、热稳定、电压越限）被当作"提示词"而非系统级保障 |
| 拓扑无感 | Agent 将电网视为扁平数据，无法感知拓扑结构与电气耦合关系 |
| 时序割裂 | 电力系统是强时序耦合系统，通用框架缺乏时间维度的一等公民支持 |
| 设备异构 | 变压器、断路器、逆变器各有独立模型与协议，难以统一调度 |
EnerOS 的回答：不要在通用框架上"外挂"电力知识，而是从电力原生出发构建操作系统。
电力拓扑、潮流计算、设备模型不是外挂插件，而是操作系统的原生抽象。Agent 从诞生起就运行在电网的物理世界模型之上。
每个 Agent 对应电网中的一个功能节点（厂站、馈线、设备），天然具备拓扑感知与约束遵守能力。Agent 之间的通信即电网节点之间的信息交换。
安全约束（N-1 校验、热稳定、电压限值）由内核强制执行，任何 Agent 的决策不可逾越物理可行域。安全不是提示词，而是操作系统级的硬约束。
电力系统是强时序耦合系统。EnerOS 将时间维度作为一等公民，支持实时数据流、历史回溯与预测推演的原生操作。
电力系统对实时性有刚性需求。EnerOS 采用双执行架构：通用执行域承载 Agent 编排与 AI 推理，实时执行域保障保护逻辑与开关操作的确定性时延。安全域不可被通用域阻塞。
标准化的 Agent 通信协议与设备接入规范，支持异构能源设备与多厂商系统的即插即用。
电力系统对实时性有刚性需求——继电保护动作必须在毫秒级完成，开关操作指令必须在确定时限内下发。通用操作系统内核无法提供硬实时保证，而纯实时系统又难以承载 AI 推理、Agent 编排等复杂计算。
EnerOS 采用双执行架构，将系统划分为两个执行域：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 通用执行域 (General Domain) │
│ │
│ Agent 运行时 · AI 推理引擎 · 规划与优化 · 人机交互 │
│ 非确定性任务 · 响应时间：秒级 ~ 分钟级 │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 实时安全网关 (RT Safety Gateway) │ │
│ │ 跨域通信 · 指令下发 · 状态同步 · 优先级仲裁 │ │
│ └────────────────────────┬────────────────────────────────────┘ │
│ │ 域间通信 │
├───────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤
│ 实时执行域 (Real-Time Domain) │
│ │
│ 继电保护逻辑 · 开关操作执行 · 故障隔离 · 频率调节 │
│ 确定性任务 · 响应时间：微秒级 ~ 毫秒级 │
│ │
│ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────────────────┐ │
│ │ 实时调度器 │ │ 中断处理器 │ │ I/O 轮询引擎 │ │
│ │ (优先级抢占) │ │ (硬中断线程) │ │ (SCADA / IEC 104 / GOOSE)│ │
│ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
| 执行域 | 内核模式 | 调度策略 | 典型任务 | 响应时延 |
|---|---|---|---|---|
| 通用执行域 | 标准内核 | 公平调度 | Agent 编排、AI 推理、潮流计算、规划优化 | 秒级 ~ 分钟级 |
| 实时执行域 | 实时扩展内核 | 优先级抢占调度 | 继电保护、开关操作、故障隔离、频率调节 | 微秒级 ~ 毫秒级 |
核心设计原则：
- 安全域不可被通用域阻塞 — 实时执行域的任务拥有最高优先级，通用域的任何操作不得影响实时执行的确定性
- 单向信任 — 实时执行域可直接读取通用域的决策指令，但通用域不可直接干预实时执行域的调度
- 跨域通信通过实时安全网关 — 所有通用域→实时执行域的指令必须经过网关的约束校验与优先级仲裁
- 故障降级 — 当通用域异常时，实时执行域自动切换到本地保护逻辑，确保电网安全不依赖 AI
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 应用层 │
│ │
│ 调度 Agent · 运维 Agent · 规划 Agent · 交易 Agent │
│ 故障诊断 · 负荷预测 · 能效优化 · ... │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ Agent 运行时层 │
│ │
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌───────────────────┐ │
│ │ 生命周期 │ │ 记忆 │ │ 工具 │ │ 多智能体 │ │
│ │ 管理 │ │ 存储 │ │ 引擎 │ │ 协作 │ │
│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └───────────────────┘ │
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────────────────────┐ │
│ │ 推理 │ │ 安全 │ │ 电网感知上下文注入 │ │
│ │ 引擎 │ │ 守卫 │ │ (拓扑 / 约束 / 时序) │ │
│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────────────────────┘ │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 电力原生内核 │
│ │
│ ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ ┌──────────────────────┐ │
│ │ 拓扑引擎 │ │ 潮流引擎 │ │ 约束执行器 │ │
│ │ (图模型) │ │ (PF / OPF) │ │ (N-1 / 热稳定 / 电压)│ │
│ └───────────────┘ └───────────────┘ └──────────────────────┘ │
│ ┌───────────────┐ ┌───────────────┐ ┌──────────────────────┐ │
│ │ 设备模型库 │ │ 时序引擎 │ │ 事件总线 │ │
│ │ (IEC / GB) │ │(流式 / 历史) │ │ (发布/订阅) │ │
│ └───────────────┘ └───────────────┘ └──────────────────────┘ │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 实时安全网关 (RT Safety Gateway) │
│ │
│ 跨域通信 · 指令下发 · 状态同步 · 优先级仲裁 · 约束校验 │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 基础设施层 │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 实时执行域 (Real-Time Domain) │ │
│ │ 继电保护 · 开关操作 · 故障隔离 · 频率调节 · GOOSE │ │
│ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │
│ │ 标准设备接入 │ │
│ │ SCADA · IEC 61850 · IEC 104 · MQTT · Modbus · OPC UA │ │
│ └────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘
| 层次 | 职责 | 关键抽象 | 执行域 |
|---|---|---|---|
| 应用层 | 面向业务场景的智能体应用 | 调度 / 运维 / 规划 / 交易 Agent | 通用域 |
| Agent 运行时层 | Agent 生命周期管理与智能调度 | 生命周期 / 记忆 / 工具 / 推理 / 安全守卫 | 通用域 |
| 电力原生内核 | 电力系统物理世界建模与约束执行 | 拓扑 / 潮流 / 约束 / 设备 / 时序 / 事件 | 通用域 |
| 实时安全网关 | 跨域通信与指令安全校验 | 指令下发 / 状态同步 / 优先级仲裁 | 跨域 |
| 基础设施层 | 异构设备接入与实时控制执行 | SCADA / IEC 61850 / IEC 104 / MQTT / Modbus / OPC UA | 实时域 + 通用域 |
电网拓扑图是 EnerOS 的核心数据结构。Agent 通过拓扑感知上下文自动获取其所在节点的电气关系、上下游设备与运行状态，无需显式查询。
所有 Agent 的决策输出经过电力原生内核的约束校验——潮流是否收敛、电压是否越限、线路是否过载。不满足物理约束的决策在内核层即被拒绝。
内置符合中国国标（GB）与国际电工委员会标准（IEC）的设备参数库，涵盖变压器、线路、开关、逆变器等核心设备类型，支持 pandapower 兼容格式。
基于电网拓扑的 Agent 组织模型：同一厂站内的 Agent 自动形成协作组，跨厂站 Agent 通过拓扑路径进行结构化通信，避免全局广播的混乱。
实时数据流、历史数据回溯、预测数据推演——三种时间模式在内核层统一抽象，Agent 可无缝切换"回顾-感知-预判"的时间视角。
内核级安全守卫：N-1 安全校验、热稳定校验、电压越限检测。安全约束不可被 Agent 绕过或降级，是操作系统的"硬法律"。
| Crate | 路径 | 职责 | 关键类型/接口 |
|---|---|---|---|
| eneros-core | crates/eneros-core/ |
统一类型、错误、配置 | EnerOSError, EnerOSConfig, ElementId, BusType, PowerSystemState |
| eneros-topology | crates/eneros-topology/ |
电网拓扑图建模与分析 | NetworkGraph, TopologyEngine, TopologySearcher, Bus, Branch, Switch |
| eneros-powerflow | crates/eneros-powerflow/ |
Newton-Raphson 潮流求解 | PowerFlowSolver, YBusMatrix, JacobianMatrix, PowerFlowResult |
| eneros-constraint | crates/eneros-constraint/ |
安全约束校验与可行性投影 | ConstraintEngine, Constraint, Violation, FeasibilityProjector, WhatIfResult |
| eneros-equipment | crates/eneros-equipment/ |
设备参数模型库 | EquipmentModel trait, EquipmentLibrary, TransmissionLine, TwoWindingTransformer |
| eneros-timeseries | crates/eneros-timeseries/ |
时序数据存储与查询（SQLite 持久化） | TimeSeriesEngine, TimeSeriesStorage trait, TimeSeriesQuery, Aggregation |
| eneros-eventbus | crates/eneros-eventbus/ |
事件驱动通信总线 | EventBus, Event, EventType, EventHandler trait, PriorityEventBus |
| eneros-gateway | crates/eneros-gateway/ |
安全网关、命令执行、决策管线 | SafetyGateway, Command, CommandExecutor, ConstrainedDecisionPipeline, RealtimeExecutor |
| eneros-device | crates/eneros-device/ |
设备通信与协议适配（IEC104/IEC61850/Modbus/MQTT） | ProtocolAdapter trait, DeviceManager, DeviceDiscovery, HealthMonitor |
| eneros-api | crates/eneros-api/ |
CLI / HTTP API 服务 | ApiServer, ApiClient, ApiResponse |
| eneros-bridge | crates/eneros-bridge/ |
Python 桥接 (cnpower/pandapower) | PythonBridge, CnpowerEquipmentLoader |
| eneros-network | crates/eneros-network/ |
拓扑-潮流统一管线与端到端测试 | PowerNetwork, NetworkSimulatorAdapter |
| eneros-memory | crates/eneros-memory/ |
Agent 记忆系统 | MemoryStore trait, FileMemoryStore, MemoryEntry |
| eneros-tool | crates/eneros-tool/ |
Agent 工具引擎 | Tool trait, ToolRegistry, ToolResult |
| eneros-reasoning | crates/eneros-reasoning/ |
推理引擎（LLM + rig 集成） | ReasoningEngine trait, RigReasoningEngine, FeedbackLoop |
| eneros-agent | crates/eneros-agent/ |
Agent 运行时与领域 Agent | Agent trait, DispatchAgent, SelfHealingAgent, Orchestrator, SystemStateMachine |
| eneros-scada | crates/eneros-scada/ |
SCADA 数据采集（IEC 104 集成） | ScadaEngine, DataSource trait, Iec104DataSource |
| eneros-analysis | crates/eneros-analysis/ |
电力系统分析（状态估计/OPF/短路） | StateEstimator, OpfSolver, ShortCircuitAnalyzer, SequenceNetworks |
| eneros-dashboard | crates/eneros-dashboard/ |
Web 仪表盘 | DashboardServer, TopologySvg, FlowHeatmap, AgentPanel |
eneros-core ◄── eneros-topology
◄── eneros-powerflow
◄── eneros-constraint
◄── eneros-equipment
◄── eneros-timeseries
◄── eneros-eventbus
◄── eneros-memory
◄── eneros-tool
◄── eneros-reasoning
eneros-core + eneros-eventbus ◄── eneros-device
eneros-core + eneros-equipment ◄── eneros-bridge
eneros-core + eneros-topology + eneros-powerflow + eneros-equipment ◄── eneros-network
eneros-core + eneros-device ◄── eneros-scada
eneros-powerflow + eneros-equipment ◄── eneros-analysis
eneros-gateway + eneros-agent + eneros-reasoning + eneros-tool ◄── eneros-api
eneros-gateway + eneros-agent + eneros-constraint ◄── eneros-dashboard
| 场景 | 描述 | 核心 Agent |
|---|---|---|
| 智能调度 | 基于负荷预测与新能源出力的日前/日内/实时调度 | Dispatch Agent |
| 智能运维 | 设备状态监测、故障诊断与检修决策 | Operation Agent |
| 配网规划 | 负荷增长预测下的网架扩展与设备选型 | Planning Agent |
| 电力交易 | 现货市场报价策略与结算分析 | Trading Agent |
| 故障自愈 | 故障定位、隔离与非故障区域恢复供电 | Self-Healing Agent |
| 能效优化 | 工商业用户的用能优化与需求响应 | Energy Agent |
- 内核-用户分离 — 物理约束执行在内核层，Agent 逻辑在用户层，安全边界清晰
- 图为中心 — 电网拓扑图是系统的核心索引，一切操作围绕图结构展开
- 事件驱动 — 基于事件总线的异步架构，适配电力系统的实时响应需求
- 插件架构 — 设备协议、求解器、Agent 能力均以插件形式接入，可扩展
- 标准合规 — 设备模型与通信协议遵循 IEC 61850 / IEC 60870-5-104 / GB 系列标准
| 维度 | 通用 Agent 框架 | SCADA / EMS | EnerOS |
|---|---|---|---|
| 电力物理建模 | 无 / 外挂 | 深度但封闭 | 原生内核 |
| AI Agent 支持 | 原生 | 无 | 原生 |
| 安全约束保障 | 提示词级 | 硬编码 | 内核级强制 |
| 拓扑感知 | 无 | 有 | Agent 原生感知 |
| 多智能体协作 | 通用协议 | 无 | 拓扑结构化协作 |
| 开放性 | 高 | 低 | 高（插件架构） |
| 设备模型标准 | 无 | 厂商私有 | IEC / GB 标准 |
- Rust 1.70+ (通过 rustup 安装)
- Cargo
# 克隆仓库
git clone https://github.com/Gawg-AI/EnerOS.git
cd EnerOS
# 构建项目
cargo build --release
# 运行测试
cargo test# 启动 API 服务器
cargo run --bin eneros -- serve --host 0.0.0.0 --port 8080
# 执行潮流计算
cargo run --bin eneros -- power-flow --case ieee14详细版本规划见 ROADMAP.md，历史变更见 CHANGELOG.md。
- Phase 1 — 内核基座 — 拓扑引擎、潮流计算内核、设备模型库
- Phase 2 — Agent 运行时 — Agent 生命周期管理、记忆系统、工具引擎
- Phase 3 — 电网感知上下文 — 拓扑感知注入、约束校验守卫、事件总线
- Phase 4 — 多智能体协作 — 多智能体协作协议、拓扑结构化通信
- Phase 5 — 基础设施适配器 — SCADA / IEC 61850 / IEC 104 / MQTT / Modbus 协议适配器
- Phase 6 — 领域应用 — 调度Agent(经济调度/AGC)、运维Agent(故障诊断/设备健康)、自愈Agent(故障隔离/网络重构)、领域协作协议
- Phase 7 — 实时闭环与系统集成 — SCADA数据管线、DC-OPF/状态估计/短路分析、负荷预测/规划/交易Agent、axum API+WebSocket+Web仪表盘
- Phase 8 — 深度集成与生产化 — 组件端到端连通、TOML配置加载、E2E集成测试、Dashboard集成、ApiClient真实HTTP、SQLite持久化
- Phase 9 — 修复真实Bug与消除空壳 — await_holding_lock死锁修复、SelfHealingAgent联锁校验、Y-bus计算bug修复、消息广播修复、重复代码消除、clippy零警告
- Phase 10 — 精度验证与LLM推理集成 — IEEE 14-bus标准答案精度验证、LlmReasoningEngine(OpenAI/Ollama/vLLM兼容)、Agent LLM推理增强、降级回退机制
- Phase 11 — rig Tool实化与统一推理引擎 — rig框架集成(rig-core 0.38)、4个电力系统Tool实化、RigReasoningEngine统一推理引擎、Feature flag隔离
- Phase 12 — 实时执行域 — PriorityCommandQueue优先级命令队列、RealtimeExecutor实时命令执行器、PriorityEventBus双通道事件总线、DualScanGroup快/慢扫描分组、WatchdogTimer看门狗超时保护
- Phase 13 — 约束驱动的确定性决策管道 — StructuredActionOutput、FeasibilityProjector可行性投影、ConstrainedDecisionPipeline三阶段管道、FeedbackLoop LLM反馈重推理
- Phase 14 — 接通确定性决策闭环 — 修复"幽灵闭环"、FeedbackLoop接入orchestrator、5个端到端闭环集成测试
- Phase 15 — 仿真器真实性增强 — 物理校正（变压器分接头、并联补偿器导纳、ZIP负荷约定、三绕组变压器模型）、数据完整性修复
- Phase 16 — 端到端管线验证 — 14个集成测试覆盖自愈场景、回滚计划、约束验证全链路
- Phase 17 — IEC 104 适配器 — 真实TCP协议栈、TESTFR心跳应答、半包/粘包处理、6个TCP传输测试
- v0.2.0 — 生产级架构修复（BUG3 全部9项） — 接入层协议真实化、执行层命令落地（DeviceCommandExecutor + ACK验证）、状态机联动、冲突解析四级链、Holt-Winters真实实现、SQLite持久化write-through、分析层生产级化（真实雅可比/序网络/严格对偶LMP/参数化分接头）、P16闭环实测观测验证
- v0.3.0 — 生产就绪 — 持久化全面接入、配置体系、可观测性（Prometheus/结构化日志）、安全加固（JWT/mTLS）
- v0.4.0 — 协议覆盖完善 — Modbus RTU、IEC 104/61850增强、DNP3、OPC UA
- v0.5.0 — Agent 智能化 — LLM多后端、多Agent协同、自愈策略库、预测精度提升
- v0.6.0 — 分析层进阶 — 不良数据检测、AC-OPF、SCOPF、暂态稳定
- v0.7.0 — 高可用部署 — 容器化、集群冗余、灾备、性能优化
- v0.8.0 — 生态扩展 — 插件系统、GraphQL、可视化增强、文档体系
EnerOS 当前版本 v0.2.0，已完成核心架构的生产级修复，930+ 测试通过。欢迎对电力系统与 AI 交叉领域感兴趣的贡献者参与。请阅读 ROADMAP.md 了解规划方向。
- pandapower - 电力系统分析
- PowerGridModel - 高性能潮流计算
- libIEC61850 - IEC 61850 协议实现