電力通信傳輸網(wǎng)絡結構的優(yōu)化

孟興國

(山西地方電力有限公司朔州分公司，山西朔州036002)

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對電能越來越依賴，同時對電力系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性提出了更高要求。為此，電力運營部門應加強對電力通信網(wǎng)絡結構優(yōu)化方面的研究，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行奠定堅實的基礎，更好地為人們的生產生活服務。

1 電力通信傳輸網(wǎng)絡現(xiàn)狀分析

電力通信網(wǎng)絡的安全性極其重要，但我國部分地區(qū)的電力通信傳輸網(wǎng)絡在結構上仍存在一些問題，這在一定程度上影響著電力通信網(wǎng)絡的運行質量，具體存在如下問題:

(1)部分電力通信網(wǎng)絡節(jié)點仍使用鏈狀結構，并且部分接入環(huán)下掛在同一節(jié)點設備上的情況時有發(fā)生，給網(wǎng)絡結構的安全性帶來了威脅;(2)網(wǎng)絡結構過于復雜，例如，未明確區(qū)分接入環(huán)的環(huán)路區(qū)，出現(xiàn)跨匯聚環(huán)現(xiàn)象等;(3)光口資源利用率低且未采取有效措施保護部分環(huán)路節(jié)點的單板，一旦出現(xiàn)故障則不得不中斷該節(jié)點業(yè)務，嚴重影響了網(wǎng)絡效率。

為了解決這些問題，需要從結構上對電力通信傳輸網(wǎng)絡進行優(yōu)化。

2 優(yōu)化模型的建立

2.1 重要度計算模型構建

(1)假設說明

構建重要度計算模型時應對電力通信傳輸網(wǎng)結構進行假設，本文中假設:a.電力通信傳輸網(wǎng)絡中節(jié)點重要程度僅受其所在位置影響;b.通信網(wǎng)絡中節(jié)點和鏈路狀態(tài)具有唯一性并且失效與否相互獨立;c.網(wǎng)路中不同鏈路的工作狀態(tài)相同且為雙向通道;d.網(wǎng)絡中節(jié)點和鏈路分布服從負指數(shù)分布;e.通信網(wǎng)絡的拓撲結構不發(fā)生改變。

(2)符號說明

建立的模型中涉及較多參數(shù)，現(xiàn)將不同參數(shù)表示的含義進行簡單的說明:G為電力通信傳輸網(wǎng)絡中若干節(jié)點和鏈路組成的無向圖;PSD表示G的路集完備集，其余參數(shù)及含義如表1所示。

表1 各參數(shù)含義

(3)結構重要度模型建立

假設電力通信傳輸網(wǎng)絡中某段第i個部件工作狀態(tài)表示為 Si，則該段網(wǎng)絡狀態(tài)可用 S=［S1，S2，...，Sn］向量表示，網(wǎng)絡工作狀態(tài)用φ(S)表示，為了方便計算進行以下定義:

假設電力通信傳輸網(wǎng)絡中共包含n個部件，每個部件的狀態(tài)有失效和正常之分，由此可知整個網(wǎng)絡狀態(tài)共2n個。網(wǎng)絡中第i個部件的結構重要度表示在第i個部件由正常狀態(tài)轉變?yōu)槭顟B(tài)時，網(wǎng)絡鏈路和節(jié)點從正常變?yōu)槭У臓顟B(tài)數(shù)和其余部件狀態(tài)數(shù)之比，且結構重要度越高表示部件失效后給其他部件帶來的影響越嚴重，第i個部件的重要度可用公式表示:

計算電力通信傳輸網(wǎng)絡狀態(tài)時，考慮到其總共有2n種狀態(tài)，可利用基于路集完備集的方法進行求解。另外，用PSD表示由k-端路集組成且互不相交的集合，若路集的概率和可靠度值相同，用公式表示為:

此時集合PSD稱之為G的路集完備集，此時網(wǎng)絡中i部件結構的重要度為:

利用上述公式求解網(wǎng)路結構重要度的具體步驟如表2所示。

表2 結構重要度計算步驟

2.2 網(wǎng)絡結構評估模型建立

評估電力通信網(wǎng)絡結構包括網(wǎng)絡可靠性評估、網(wǎng)絡結構合理性評估以及網(wǎng)絡覆蓋完備性評估，其具體評估指標體系和遵守的評價規(guī)則如表3所示。

表3 網(wǎng)絡結構評估指標

3 實例分析

3.1 網(wǎng)絡結構分析

通過分析，發(fā)現(xiàn)電力通信傳輸網(wǎng)絡中存在如下問題:(1)各段光纜通道資源分布不合理現(xiàn)象較為嚴重。例如:在“中心站-小平易-店坪-劉家口-團堡-城關-李家堡-開閉所”網(wǎng)絡結構中，前三段光路占據(jù)約1/6的光路資源，從劉家口至李家堡段的光路占據(jù)約2/6光路資源，而最后一段光路占據(jù)約1/2光路資源。很顯然當網(wǎng)絡中業(yè)務量急劇增加時，最后一段達到滿負荷的機率較高，不利于光路資源充分利用;(2)該電力通信網(wǎng)絡結構中光口資源配置不合理。表現(xiàn)在:李家堡節(jié)點第6塊光口板和劉家口節(jié)點的第2塊光口板，分別連接開閉所、城關與團堡、同福節(jié)點，如其因發(fā)生故障而中斷，節(jié)點業(yè)務將無法完成。并且安莊、同福、朔南、沙塄河節(jié)點東西方向運用相同的光板接口，因此當該光板出現(xiàn)故障時節(jié)點業(yè)務會全部中斷;(3)該電力通信傳輸網(wǎng)絡結構過于復雜，環(huán)路涉及較多的理論數(shù)據(jù)，對保護數(shù)據(jù)進行配置時出現(xiàn)錯誤的機率較高。

鑒于該通信傳輸網(wǎng)絡結構存在的問題，借助公式(4)對網(wǎng)絡節(jié)點的重要度進行計算，并對該網(wǎng)絡結構進行優(yōu)化，進而使不同環(huán)路占有相似的光路資源。

3.2 網(wǎng)絡結構優(yōu)化后評估

由優(yōu)化后的網(wǎng)絡結構可知，網(wǎng)絡節(jié)點之間無交叉現(xiàn)象，整體看來結構比較清晰，使整個光路資源較為均勻的配置在不同的環(huán)路中，避免了因某個節(jié)點業(yè)務量過大，影響整個環(huán)路正常運作的情況發(fā)生。利用優(yōu)化模型對不同節(jié)點重要度進行計算，并在重要度較高的節(jié)點位置增加光板，進一步提高了網(wǎng)絡的可靠性能。

4 總結

對電力通信傳輸網(wǎng)絡結構進行優(yōu)化時，應結合原有網(wǎng)絡結構特點建立優(yōu)化模型，對網(wǎng)絡結構各節(jié)點重要度進行準確評估，為網(wǎng)絡結構的優(yōu)化提供依據(jù)，最終為電力系統(tǒng)的可靠運營營造良好的環(huán)境，使其更好地為人們的生產生活服務。

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