電力通信網業務與節點重要性分析與研究

王麗丹

（國網甘肅省電力公司信息通信公司，甘肅蘭州，730050）

0 引言

隨著全國聯網的推進、電力信息化的發展以及電力市場化步伐的加快，無論從質量上還是帶寬上，都對電力通信提出了更高的要求。從業務種類上看，電力通信業務將從過去以語音通信為主逐步轉變為以數據通信為主。首先，電力系統通信業務為電力系統正常運行提供全面的支撐，如調度和站用內線電話，2M及光纖通信等。其主要作用是為保護、自動化等設備提供優質可用的通道，供站與站之間的設備進行通信，并將站內信號上傳到局端[1]。其次，在電力市場運營中也要求建立一套完整的信息交換、查詢和發布系統，以支持電力市場的交易和結算。其覆蓋面廣、信息量大，對可靠性和安全性有很高的要求[2]。總而言之，電力通信對電網安全生產、電力信息化的發展及電力市場化運作承擔著重要的責任。因此電力通信網業務與節點重要性分析與研究，有利于為電網運行提供特殊保障型服務和需要。

1 電力通信網體系結構

電氣通信網絡系統的分層可以分為兩層：水平和垂直。在垂直方向上包括主干通信網絡和接入通信網絡，但接入通信網絡可分為輸變電通信網和配電通信網；在垂直方向上是主干網，但是又可分為傳輸網、數據網和支撐網，具體內容如下：

1.1 傳輸網

傳輸網以光通信技術為主，綜合了載波通信技術、微波技術和衛星技術。電力線載波通信是一種獨特的電網通信技術，是電力系統繼電保護信號傳輸的有效手段之一。微波通信系統的頻率、桿塔、站、機房是電力公司的主要資源。

傳輸網絡的級別分為三個級別：省際、省和州。省際傳輸網絡主要覆蓋公司總部、分公司、省級公司、國調直調中心和變電站（換流站）。省際主干傳輸網絡主要包括省級公司、地市級公司、省級直調變電站。地市主干傳輸網絡主要包括市地市公司、縣公司、地（縣）直調電廠、變電站等。

1.1.1 省際主干傳輸網

省際主干網的傳輸網絡基于GW-A/B雙層架構。生產控制部門主要為GW-A平面為主，管理信息部門主要GW-B平面為主，GW-A采用SDH技術體系，核心環選擇平臺10g。GW-B采用OTN技術系統。

1.1.2 省主干傳輸網

當省主干傳輸網絡數量大于全省500個變電站時，采用SW-A/B雙層結構，小于500個變電站采用SW-A的單層結構。生產控制活動主要在SW-A結構進行，生產管理活動主要在SW-B結構進行， SW-B采用SDH技術體系，中心環采用10g平臺。SW-B結構采用OTN技術系統。

1.1.3 州主干傳輸網

州主干傳輸網絡采用SDH技術體系，按單一規劃結構，主要覆蓋地市公司、縣公司、地（縣）直調中心、電廠等。當變電站數量超過100個時，應選擇10g平臺，當變電站數量少于100個時，應選擇2.5G平臺。

1.2 數據網

數據通信網絡是支持數據通信和數據訪問網絡的網絡的兩層平面結構。數據通信網絡執行業務信息區域的活動。數據支持網絡覆蓋總部、分公司、數據中心（災備）、客戶服務中心、省級公司、公司直屬單位總部、地市級公司等重要站點。數據網絡覆蓋范圍包括市、市級單位、縣營業單位、電廠、220Kv及以上變電站等。

數據網是傳輸網絡上承載的服務網絡。數據通信是一種通信方式和通信服務，它使用數據傳輸技術在兩個終端之間按照一定的協議傳輸信息。數據網是由數據終端、傳輸、交換、處理和其他體系組成的系統。電力通信主干網上的數據網主要分為主干部署數據傳輸網和綜合數據網。其中，主干部署數據網絡用于電網部署組織（省級部署、地方部署和高壓部署）。在220Kv及以上變電站和直屬電廠，主要以實時而非實時方式提供服務。綜合數據網是指用于各種綜合業務的專用大數據網。是一個為電力生產管理提供服務的傳輸網絡。主要提供省局辦公、發電站、變電站和市局辦公之間的服務渠道網絡，它承載許多服務和應用系統。

1.3 支撐網

1.3.1 同步網絡

主干頻率網和省級頻率網采用兩層結構，整個網絡采用混合同步方式。主干頻率同步網建立在省際傳輸網的基礎上，以幾乎同步的方式運行；省內頻率同步網是在省內傳輸網和本地傳輸網的基礎上建設的，運行完全同步。頻率同步網絡根據省級單位劃分為同步區域。每個同步區域應設置至少兩個參考時鐘，即第一個參考時鐘（PRC）和第二個參考時鐘（LPR）。PRC主要用作銫觀測和北斗衛星或GPS的參考源；LPR主要由北斗衛星或GPS使用。其中NTP或PTP技術可用于同步通信網絡的時間，時鐘精度可達到毫秒級。

1.3.2 網絡管理系統

省主干網絡設備的專業管理逐步委托省公司，設備網管系統與設備之間的信息通過專用渠道提供。專業網絡的管理，如骨干傳輸網絡、服務網絡和各級支撐網，通過標準的北向接口連接到綜合網絡管理系統。系統采用省級總部和公司兩級部署，實現統一的實時監控功能、資源管理和運營管理。終端通信網絡管理系統應通過標準北向接口連接至TMS通信管理系統。TMS接入網管理子系統在省級使用，實現統一的實時監控功能、資源管理、運營管理和設備配置。

2 電力通信網承載業務分析

電力行業的通信系統為電力生產和管理各業務提供傳輸和數據通道，服務于電力一次系統和二次系統，其分類的形式有很多，如下：按照電力二次系統安全防護管理體系劃分，可以劃分為I、II、III、IV四大安全區域業務；按照業務屬性劃分大致可劃分為關鍵運行大區業務和事務管理大區業務兩大類[4]。電力通信關鍵運行大區承載的業務包括遠動信號、數據采集與監視控制系統、能量管理系統、繼電保護信號和調度電話等；事務管理大區承載的業務包括行政電話、會議電話和會議電視、管理信息數據等。不同的電力通信業務，要求也不同。關鍵運行大區業務信息量不大，但對通信的實時性、準確性和可靠性要求很高；事務管理大區業務則是業務種類多、變化快、通信流量大[5]。電力通信業務分類網絡圖如圖1所示：

圖1 電力通信業務分類網絡圖

由于電力通信網承載的業務種類較多且不同種類對電力通信網有著不同的影響和作用。鑒于電力系統安全防護體系的規定，從電力通信網運 行安全區、業務承載方式、誤碼率、傳輸延時、重要度等指標進行量化和分析。文獻[3]中對電力通信網承載的業務指標進行了量化。電力通信網承載的業務指標量化分析表如表1所示：

表1 電力通信網承載的業務指標量化分析統計表

雷電定位與監測 ≤1 0-5 ≤2 5 0 m s變電站綜合監控 ≤1 0-3 ≤1 5 0 m s電能質量管理 ≤1 0-5 ≤5 0 0 m s I I I區事務管理大區業務會議電視 ≤1 0-5 ≤1 0 m s信息災備 ≤1 0-5 ≤2 5 0 m s行政電話 ≤1 0-3 ≤1 0 m s I V區

3 電力通信網節點分析

電力通信網節點分析以研究主要針對節點度、節點緊密度、節點積累系數、節點介數、節點所經路徑長度、等指標進行分析，具體分析內容如下：

節點度：主要直觀反映節點的度該節點直接相連的邊的總條數。但是其大節點度的大小不能夠完善的節點的重要程度，只能用該指標評估節點重要度時存在局限性。

節點緊密度：是反映整個電力通信網中某個節點與通過到達該網絡其它節點的緊密度，其數值為該節點到達網絡中其它節點的距離之和的倒數。

節點積累系數：反映電力通信網中某一節點與臨邊節點個數節點之間可能存在的邊數和實際存在的邊數的比值。例如若電力通信網中某一節點a的臨邊有節點個數為m，這m節點之間就能夠形成m（m-1）／2條邊，但是實際僅存在n條邊，該指標描述的是網絡中節點的鄰居節點之間互為鄰居的比例，節點積累系數也表征了電力通信網中節點之間的緊密程度。

節點介數：指電力通信網中經過某節點的最短路徑占總的最短路徑的比值。也就是反映電力通信網中流過某節點最短路徑的頻率次數。節點介數與某節點最短路徑的頻率次數成正比關系，即節點介數越大表明該電力通信網中流過某節點最短路徑的頻率次數越高。節點介數僅局限用于評估小規模的電力通信網的重要性，原因是節點介數的計算方法較為復雜，難于分析統計和計算[6]。

節點所經路徑長度：該指標描述了電力通信網中某兩個節點之間最短路徑長度的平均值，表明了電力通信網中的度量和關聯性。

4 電力通信網業務重要性評估

將最大值和最小值的距離值設定為10倍，即k=0.1后得到業務重要值如表2所示：

表2 k=0.1后得到業務重要值

5 結束語

由于電力通信網承載的各種業務功能要求和信息流向、流量各異，加大了通信網絡的綜合難度，其次評估電力通信網中節點重要性時不能客觀實際反映節點的重要度。因此，文中針對電力通信網業務與節點性能指標和重要性進行了分析和研究，為電力通信網在實際運行中提供參考價值和借鑒意義。