CN104363127B - 基于电网影响因子的电力通信网络构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，包括：获取电力通信网的网络模型；确定节点的站点等级、站点等级影响力值、站点规模和站点规模值影响力值；确定节点的负荷等级、负荷等级影响力值、负荷大小和负荷大小影响力值；根据因素指标集，确定各个节点的影响力评分值，计算节点相对影响力矩阵；根据节点相对影响力矩阵，得到节点综合相对影响力矩阵；对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化，得到各个节点的电网影响因子值；获得每个节点上附加有对应的电网影响因子值的网络模型，对获得的网络模型进行网络拓扑分析及电力通信系统的可靠性测定。本发明构建的电力通信网络，能显著提高电力通信系统的可靠性测定的准确性。

Description

基于电网影响因子的电力通信网络构建方法

技术领域

本发明涉及电力通信系统技术领域，特别是涉及一种基于电网影响因子的电力通信网络构建方法。

背景技术

电力通信系统是电力系统重要的组成部分，它的可靠性直接影响到电力系统的安全生产与可靠运行。对电力通信系统进行可靠性测定，可以从整体上了解当前网络的运行状况，及时发现薄弱环节及故障，从而为故障排除、及网络改造提供直接的依据，进而保障了电力通信网络的稳定性，提高通信质量。

作为电力系统的通信专网，电力通信网具有较强的行业特点，通信网节点与电网站点高度重合。从通信网络角度来看，电网的各类站点如调度中心、变电站或电厂仅仅是通信节点，但实际上这些节点所处的电网站点在电网中的地位及作用存在较大区别。电力通信网的网络模型对于电力通信网络进行可靠性测定等具有重要意义，但目前的电力通信网络模型大多只表现节点与链路，如何结合各节点的承载业务等内容构建网络模型，对于电力通信系统的可靠性测定具有重大意义。

发明内容

基于此，本发明提供一种基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，该方法构建的电力通信网络，能显著提高电力通信系统的可靠性测定的准确性。

一种基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，包括如下步骤：

获取电力通信网的网络模型；其中，所述网络模型包括节点和链路，所述节点为电力通信系统中的通信设备，所述链路为连接节点的各条光缆；

获取所述节点的站点类型和站点规模，根据预设站点因素影响力规则确定所述节点的站点等级、站点等级影响力值、站点规模和站点规模值影响力值；

获取所述节点的供电负荷，根据预设的负荷因素影响力规则确定所述节点的负荷等级、负荷等级影响力值、负荷大小和负荷大小影响力值；

根据因素指标集，确定各个节点的影响力评分值，计算每个因素指标下的节点相对影响力矩阵；其中，所述因素指标集中包括多个因素指标，所述因素指标包括所述站点类型、站点规模、负荷等级和负荷大小；

根据所述每个因素指标下的节点相对影响力矩阵，将相对影响力进行相加求和，得到节点综合相对影响力矩阵；

对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化，得到各个节点的电网影响因子值；

获得每个节点上附加有对应的电网影响因子值的网络模型，对获得的网络模型进行网络拓扑分析及电力通信系统的可靠性测定。

上述基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，获取电力通信网的网络模型，对网络模型中的各个节点，确定节点的站点类型、站点类型影响力值、站点规模、站点规模值影响力值、负荷等级、负荷等级影响力值、负荷大小和负荷大小影响力值，由此得到各个节点的电网影响因子值，获得每个节点上附加有对应的电网影响因子值的网络模型，能显著提高电力通信系统的可靠性测定的准确性。

附图说明

图1为本发明基于电网影响因子的电力通信网络构建方法在一实施例中的流程示意图。

图2为本发明基于电网影响因子的电力通信网络构建方法在一实施例中某省电网电力通信传输骨干网络的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，是本发明一种基于电网影响因子的电力通信网络构建方法的流程示意图，包括如下步骤：

S11、获取电力通信网的网络模型；其中，所述网络模型包括节点和链路，所述节点为电力通信系统中的通信设备，所述链路为连接节点的各条光缆；

S12、获取所述节点的站点类型和站点规模，根据预设站点因素影响力规则确定所述节点的站点等级值、站点等级影响力值、站点规模值和站点规模值影响力值；

S13、获取所述节点的供电负荷，根据预设的负荷因素影响力规则确定所述节点的负荷等级值、负荷等级影响力值、负荷大小和负荷大小影响力值；

S14、根据因素指标集，确定各个节点的影响力评分值，计算每个因素指标下的节点相对影响力矩阵；其中，所述因素指标集中包括多个因素指标，所述因素指标包括所述站点等级、站点规模、负荷等级和负荷大小；

S15、根据所述每个因素指标下的节点相对影响力矩阵，将相对影响力进行相加求和，得到节点综合相对影响力矩阵；

S16、对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化，得到各个节点的电网影响因子值；

S17、获得每个节点上附加有对应的电网影响因子值的网络模型，对获得的网络模型进行网络拓扑分析及电力通信系统的可靠性测定；

在一较佳实施例中，所述站点类型包括调度中心、变电站或电厂；

电力通信网节点所在站点包括调度中心、变电站以及电厂等类型，同类站点还区分电压等级或管理等级，如500KV变电站比220KV变电站等级高，影响力大，500KV变电站属于网调(区域电网调度中心)管辖，220KV变电站则受中调(省级电网调度中心)管辖，站点等级是站点在电网中的地位的直接反映；另外，站点规模同样影响节点地位，如变电站以规模大小分为枢纽站，区域站与终端站，不同规模的变电站功能与作用不同，相应的地位也不同，同时，调度中心所管辖站点规模大小也能区分调度中心的影响程度。因此，从站点等级、站点规模两个因素评价节点所在站点类别因素。

为客观评价站点类别因素，根据电力企业生产管理相关规定，建立节点等级、节点规模三个因素评价准则，如下表所示：

综上，站点等级包括特级、一级或二级等级别，各级别可对应不同的数值；站点规模包括枢纽站、区域站、终端站，各规模可对应不同的数值；可根据节点所处站点的类别因素，根据预设的站点因素影响力规则，根据每个节点所处站点的信息，赋予该节点相应的站点类型影响力值和站点规模值影响力值。具体的不同站点类型和站点规模对应的站点类型影响力值和站点规模值影响力值可根据实际需要而设定。

对于直接服务电力用户的变电站或者间接服务电力用户的调度节点、省级生产单位以及省直调电厂等节点，所服务的用户重要程度对于节点的影响力具有较大影响，因此根据电力负荷所服务的电力用户等级区分站点负荷等级。

按照国家相关规定，电力用户分为重要电力用户和其他电力用户，重要电力用户是指在国家或者一个地区(城市)的社会、政治、经济生活中占有重要地位，对其中断供电将可能造成人身伤亡、较大环境污染、较大政治影响、较大经济损失、社会公共秩序严重混乱的用电单位或对供电可靠性有特殊要求的用电场所。重要电力用户名单由供电企业根据地方人民政府有关部门确定的重要电力用户的行业范围及用电负荷特性提出，经县级以上地方人民政府有关部门批准后，报电力监管机构备案。根据供电可靠性的要求及中断供电危害程度，重要用户可以分为特级、一级、二级重要电力用户和临时性重要电力用户。

特级重要用户是指在管理国家事务中具有特别重要作用，中断供电将可能危害国家安全的电力用户；一级重要用户是指中断供电将可能产生影响的电力用户；二级重要用户，是指中断供电将可能产生较大影响及的损失的电力用户；临时性重要电力用户，是指需要临时特殊供电保障的电力用户(大型水利枢纽、隧道施工、重大活动临时保电用户)。

站点负荷的大小是站点影响程度的重要参考指标。电网中站点的负荷大小并非固定值，其随着电网负荷变化而变化，但是站点在电网中的负荷相对大小则是相对稳定的，因此利用站点在电网所占负荷比例评价站点负荷大小。站点或其管辖范围完全故障并对外停电将会产生电网减供负荷，即电网在事故发生期间的实际负荷最大减少量。

如下表所述，对电网减供负荷造成的事故等级进行区分：

根据节点所在站点或其管辖范围完全故障并对外停电造成的电网减供负荷事故等级差别作为评价节点负荷大小因素的评价标准，综合负荷等级因素，得到节点负荷因素评价准则如下表所示。

综上，负荷等级包括特级、一级或二级等级别，各级别可对应不同的数值；根据负荷等级并预设相应的影响力值；负荷大小为该节点的电网负荷，根据电网减供负荷事故等级确定负荷大小并预设相应的影响力值。可根据预设的负荷因素影响力规则，根据每个节点所处站点的负荷信息，赋予该节点相应的负荷等级影响力值和负荷大小影响力值。具体的不同负荷等级和负荷大小对应的负荷等级影响力值和负荷大小影响力值可根据实际需要而设定。

在一较佳实施例中，所述因素指标集为：K＝{k_n},n＝1,2,...,N；本实施例中，k_n指代前面的因素指标：站点等级、站点规模、负荷等级和负荷大小，其中N等于4，k₁、k₂、k₃、k₄分别指代上述的四个指标。

所述根据因素指标集，确定各个节点的影响力评分值，计算每个因素指标下的节点相对影响力矩阵的步骤包括：

根据下式计算得到所述节点相对影响力矩阵：

其中，各个节点构成节点集V＝{v_i},i＝1,2,...,I，I为节点总数；节点集中各节点的影响力评分值为{s_i(k_n)}，s_i(k_n)为节点v_i在因素指标k_n下的影响力值；

表示节点v_i和v_j在因素指标k_n下的相对影响值；当i＝j时，当i≠j时， $a_{\mathrm{ij}}^{\left(k_n\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& s_i\left(k_n\right)/s_j\left(k_n\right)>1\\ 0.5& s_i\left(k_n\right)/s_j\left(k_n\right)=1\\ 0& s_i\left(k_n\right)/s_j\left(k_n\right)<1\end{array}\right.;$

对同一因素指标k_n下的节点相对影响力矩阵的行向量元素进行求和，得到因素指标k_n下的节点相对影响力矩阵

其中，所述节点综合相对影响力矩阵为

在一较佳实施例中，所述对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化时，采用基于隶属度的归一化方法对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化。

所述采用基于隶属度的归一化方法对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化的步骤包括：

通过下式对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化，得到各个节点的电网影响因子值，其中节点vi的电网影响影响因子值为：

$F\left(v_i\right)=e^{\frac{{-(a_i^{\mathrm{sum}}-c)}^2}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}}$

其中， $c=(1+\mathrm{\&epsiv;})a_{\max }^{\mathrm{sum}},\mathrm{\&sigma;}=(\frac{1}{2}+\mathrm{\&epsiv;})a_{\max }^{\mathrm{sum}}-\frac{a_{\min }^{\mathrm{sum}}}{2},$ F(v_i)为节点v_i的电网影响因子值， $a_{\max }^{\mathrm{sum}}=\mathrm{MAX}(a_1^{\mathrm{sum}},a_2^{\mathrm{sum}},...,a_i^{\mathrm{sum}},...,a_I^{\mathrm{sum}}),a_{\min }^{\mathrm{sum}}=\mathrm{MIN}(a_1^{\mathrm{sum}},a_2^{\mathrm{sum}},...,a_i^{\mathrm{sum}},...,a_I^{\mathrm{sum}}),$ ε为预设的归一化参数，取值范围为ε∈(0,1)。

以下以本发明应用在某省电网电力通信传输骨干网部分网络为例进行说明。

如图2所示，是某省电网电力通信传输骨干网部分网络的网络模型；

对该网络模型的各个节点，获取该节点所处站点的数据，得到如下数据：

评价内容对实例网络各节点进行分析得到各节点因素指标及影响力值如下表所示：

将上表各节点指标影响值代入公式计算，得到节点综合相对影响值矩阵A：

A^sum＝[a₁ ^sum,a₂ ^sum,…a₁₄ ^sum]＝[49.5,35.5,23.530.5,25.5,18.5,27.5,26,18.5,28.5,32.5,14,27.5,6.5]^T

设定归一化参数ε＝0.15，对节点综合相对影响值矩阵A^sum进行归一化运算，得到网络各节点电网影响因子值如下所示。

根据上述表格的计算结果，位于中调节点v1的电网影响因子值为0.9675，大于其他节点，与其在电网的地位与电网影响因子相符；而位于500kV变电站节点的电网影响因子值从0.33到0.76变化，但均大于220kV变电站0.2188的取值，与变电站电压等级高低相符合；位于地调的节点v₁₃电网影响因子为0.5960，小于中调节点及部分500kV变电站，大于220kV变电站，符合各站点之间的管理关系。

综合分析，节点电网影响因子结果反映节点所处站点在电网中的相对影响力，并能通电力通信网节点所处站点在电网的影响力描述节点重要性。

本实施例的基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，具有如下有益效果：

提出电网影响因子指标，该指标从电网影响的角度分析电力通信网络节点地位与作用，通过通信网节点所处电网站点在电网中的影响程度来反映通信网节点的重要性。

从电力通信网节点所在站点的类别因素和负荷因素两个方面分析电力通信网节点的电网影响因子，其中类别因素包括站点等级、站点规模两个方面，负荷因素包括负荷等级和负荷大小两个方面。

评价节点所在站点的类别因素时根据厂/站(电厂/变电站)的电压等级或调度中心所管辖厂/站的电压等级确定节点所处站点等级，根据厂/站的规模或调度中心所管辖厂/站的规模确定节点所处站点规模。

评价节点所在站点的负荷因素时按照站点所服务的电力用户等级相关标准确定站点负荷等级，按照厂/站完全故障或调度中心管辖范围内的厂/站全部故障造成的电网减供负荷事故等级确定负荷大小。

本发明基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，获取电力通信网的网络模型，对网络模型中的各个节点，确定节点的站点类型值、站点类型影响力值、站点规模值、站点规模值影响力值、负荷等级值、负荷等级影响力值、负荷大小和负荷大小影响力值，由此得到各个节点的电网影响因子值，获得每个节点上附加有对应的电网影响因子值的网络模型，能显著提高电力通信系统的可靠性测定的准确性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取电力通信网络的网络模型；其中，所述网络模型包括节点和链路，所述节点为电力通信系统中的通信设备，所述链路为连接节点的各条光缆；

获取所述节点的站点类型和站点规模，根据预设的站点因素影响力规则确定所述节点的站点等级、站点等级影响力值、站点规模和站点规模值影响力值；

获取所述节点的供电负荷，根据预设的负荷因素影响力规则确定所述节点的负荷等级、负荷等级影响力值、负荷大小和负荷大小影响力值；

根据因素指标集，确定各个节点的影响力评分值，计算每个因素指标下的节点相对影响力矩阵；其中，所述因素指标集中包括多个因素指标，所述因素指标包括所述站点等级、站点规模、负荷等级和负荷大小；

根据所述每个因素指标下的节点相对影响力矩阵，将相对影响力进行相加求和，得到节点综合相对影响力矩阵；

对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化，得到各个节点的电网影响因子值；

获得每个节点上附加有对应的电网影响因子值的网络模型，对获得的网络模型进行网络拓扑分析及电力通信系统的可靠性测定。

2.根据权利要求1所述的基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，其特征在于，所述站点类型包括调度中心、变电站或电厂。

3.根据权利要求1所述的基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，其特征在于：

所述因素指标集为：K＝{k_n},n＝1,2,...,4；

所述根据因素指标集，确定各个节点的影响力评分值，计算每个因素指标下的节点相对影响力矩阵的步骤包括：

根据下式计算得到所述节点相对影响力矩阵：

其中，各个节点v_i构成节点集V＝{v_i},i＝1,2,...,I，I为节点总数；节点集中各节点的影响力评分值为{s_i(k_n)}，s_i(k_n)为节点v_i在因素指标k_n下的影响力值；

表示节点v_i和v_j在因素指标k_n下的相对影响值；当i＝j时，当i≠j时， $a_{ij}^{\left(k_n\right)}=\left\{\begin{array}{cc}1& s_i\left(k_n\right)/s_j\left(k_n\right)>1\\ 0.5& s_i\left(k_n\right)/s_j\left(k_n\right)=1\\ 0& s_i\left(k_n\right)/s_j\left(k_n\right)<1\end{array}\right.;$

对同一因素指标k_n下的节点相对影响力矩阵的行向量元素进行求和，得到因素指标k_n下的节点相对影响力矩阵

4.根据权利要求3所述的基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，其特征在于，所述节点综合相对影响力矩阵为其中N＝4。

5.根据权利要求4所述的基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，其特征在于，所述对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化时，采用基于隶属度的归一化方法对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化。

6.根据权利要求5所述的基于电网影响因子的电力通信网络构建方法，其特征在于，所述采用基于隶属度的归一化方法对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化的步骤包括：

通过下式对所述节点综合相对影响力矩阵进行归一化，得到各个节点的电网影响因子值，其中节点v_i的电网影响影响因子值为：

$F\left(v_i\right)=e^{\frac{-{(a_i^{sum}-c)}^2}{2s^2}}$

其中， F(v_i)为节点v_i的电网影响因子值， $a_{\max }^{sum}=MAX(a_1^{sum},a_2^{sum},\mathrm{...},a_i^{sum},\mathrm{...}{a}_I^{sum}),$ $a_{\min }^{sum}=MIN(a_1^{sum},a_2^{sum},\mathrm{...},a_i^{sum},\mathrm{...}{a}_I^{sum}),$ ε为归一化参数，取值范围为ε∈(0,1)。