【《電力通信網的節點重要度評價體系構建分析案例》6000字】

電力通信網的節點重要度評價體系構建分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22821電力通信網的節點重要度評價體系構建分析案例 1128981.1引言 149441.2節點重要度評價體系的構建 13241.1.1電力通信網絡中節點的拓撲重要度 1166711.1.2電力通信網絡中節點的業務重要度 4288301.1.3電力通信網絡中節點的電網影響重要度 6123841.3本章小結 91.1引言隨著電力系統逐步走向智能化，電力通信網中節點的重要度可以直觀地反映出節點在可能出現故障時對網絡造成影響的嚴重程度，節點越重要。越重要的節點在節點故障的時候可能對系統造成更嚴重的影響。因此，辨識出電力系統中的關鍵節點并對其采取相應的措施至關重要，可以有效提高電力通信網的安全可靠性，使得電力系統更安全地運行。目前在識別電力通信網中的重要節點時，主要是通過電力通信網的拓撲結構展開的研究，并沒有結合電力通信網來綜合研究。這就使得到的結果只能從單一方面表征節點在網絡中的重要性，無法全面衡量節點在電力通信網中的影響程度。本文通過構建對于電力通信網絡各個節點的重要性具有重大影響的多個指標進行評價的體系，分別從每個節點的拓撲結構重要度、各個節點所需要承擔的電力通信運營業務重要度以及各個電力站點對于電力通信網絡各個節點的影響角度來確定和評估每個節點在各個指標下的重要性。1.2節點重要度評價體系的構建1.1.1電力通信網絡中節點的拓撲重要度網絡是由節點及節點間的連接邊所構成的。在實際生活中存在的各種復雜系統都可以用不同特征的復雜網絡對其進行描述，可以將實際系統中的組件用網絡中的節點表示，各組件之間的聯系用網絡中的邊來表示。在相同的一個電力通信網絡中，不同節點的重要程度也可能是不盡相同的。程度值的數值越大則代表該節點相比其他節點而言更為重要。一般來說，如果節點與節點之間具有某種聯系，那么這兩個節點之間就存在連邊；如果節點與節點之間不存在某種聯系，那么這兩個節點之間就不存在連邊。拓撲結構是網絡的直觀屬性。通信網絡中，可靠地進行業務傳輸需要基于可靠的物理網絡。在網絡的拓撲結構中，各個節點的拓撲位置和互相連接的情況的不相同會導致各個節點在網絡中的重要性也大相徑庭。介數的中心性和節點的度中心性這兩個指標是在在評估節點的拓撲重要性時常用的指標。其中，由于介數的中心性需要掌握整個網絡的全局信息，對于電力通信網此類大規模的網絡結構，計算程度較為復雜，而節點的度中心性僅僅只考慮到了節點的度數，這就使得到的結果不夠準確。因此，本文在計算復雜度和計算準確性的基礎上進行綜合考量，通過對各個節點之間和局部網絡拓撲重合度進行量化分析，從而可以定義各個節點之間的相似度。這個方法綜合考慮了各個節點之間的連接以及其鄰居節點之間的網絡拓撲重合度。而且，這個方法十分便捷，只需要從數據庫中獲取各個節點之間的相似度和其鄰居節點的關系，通過計算各個鄰居節點之間的關系和其相似度來進行評價即可以被應用于標識其在整個網絡中的結構重要性。假設給定一個無自環的網絡，定義為。其中，可以用來表示節點集合，網絡中的節點數可以表示為；可以用來表示網絡的邊集合，網絡中所包含的無向邊的連邊數可以表示為。假設存在兩個節點，分別是節點a和節點b。當這兩個節點之間不存在相連的邊時，定義兩個節點之間的拓撲重要度表達式如下：（2-1）式中，用來表示節點a與節點b兩個節點之間相鄰節點的交集，用來表示節點a與節點b兩個節點之間相鄰節點的并集。如果一個節點a和另一個節點b之間存在連邊，則。由此可得，節點的拓撲重要度表達式如下：（2-2）節點的鄰居數目越多，且鄰居節點間的網絡拓撲相似程度越低，那么該節點就越不容易被其它節點所取代，換言之，該節點就越重要。綜合考慮了各個鄰居節點之間的相似性，節點相似度的重要度評估指標表達式如下：（2-3）式中，用來表示節點的鄰居節點集，這個指標可以有效綜合地考慮到各個節點的度與各個鄰居節點的相近程度。的數值越高，則說明各個節點的鄰居和各個節點集的相近程度就越高，各個鄰居和各個節點之間的鄰域相近程度也就越低。（b）圖2-1節點之間不存在連邊的拓撲結構圖2-２節點之間存在連邊的拓撲結構以圖2-1（a）為例，當一個節點a和另一個節點b之間不存在連邊時，節點1是節點2、節點3與節點4之間的共同橋梁，對整個網絡的連通起到了非常重要的作用。通過圖2-1（a）可知，節點2一共有三個鄰居節點，它們用集合表示為；節點3一共有三個鄰居節點，它們用集合表示為；節點2一共有四個鄰居節點，它們用集合表示為。由于拓撲重要度的數值介于0-1之間，如果某個節點的鄰居節點與另一個節點的鄰居節點局部相似程度越高，則的取值就越大。通過以上步驟，可以很容易地得出，，。相似度的重要度評估指標。因此，按照不同的網絡拓撲結構計算出每一個節點的拓撲重要度非常關鍵，拓撲重要度值越大就代表該節點在網絡拓撲結構中越重要。1.1.2電力通信網絡中節點的業務重要度節點的拓撲重要度僅從網絡拓撲結構方面出發來判斷節點在網絡中所處的地理位置和重要程度。而電力通信網絡作為一種特殊的復雜網絡架構，擁有其獨特的專業和技術背景，節點承載了許多與電力系統密切相關的電力資源和信息數據。電力通信網主要的服務范圍包括多種類型的業務，有繼電保護、調度電話、安穩系統、廣域相量計算機測量以及行政電話等。電力通信網的節點通常情況下會承載不同的種類和不同的數量所發生的各種各樣的通訊業務。通過用相應的業務重要性數值來表示當節點的業務質量出現了缺陷或者是在中斷時對電網產生的不良影響，那么該節點故障對電網的影響越嚴重，該節點所承載相應業務的重要性數值就越高。與此同時，也能夠說明該節點重要度越高。因此，本節針對節點承載業務重要度提出面向電力通信網的節點重要度的評價方法，充分考慮節點在電力通信網絡中承載業務的數量和種類，從而綜合地評估計算電力通信網節點的重要度。首先，要明確電力通信網節點的類型。在一般情況下，節點的類型可以被劃分成為兩種類型。其中一種節點類型是被設置在調度中心的變電站調度中心節點；另外一種節點類型是被設置在變電站內部的一些變電站節點。通常情況下，當需要對同一種類型的節點進行辨識時，電壓等級可以作為判斷條件之一。電力通信網的各個節點所處的調度中心與變電站等均是可以統稱為站點的。然而，一個節點處在一個電壓等級較高的站點，該節點相對于其他節點而言就越重要。在電力通信網絡中，某個節點所承擔的業務種類的不同大多數情況下會受到該節點的類型的不同所影響。與不同種類的電力通信網絡節點相連的鏈路容量也就不相同。因此，在構建電力通信網模型時，需要綜合考慮到其不同的鏈路容量。通過構建的電力通信網，其表達式為為，那么容量矩陣表達式如下：（2-4）式中，電力通信網絡的節點總數為；電力通信網節點和節點之間的通信鏈路的鏈路容量表示為。如果節點和節點之間不存在鏈路相連，則。通信線路的鏈路容量大小可以通過參照節點對鏈路的重要性來確定。一般來說，與省級的調度節點所相互連接的鏈路容量是最高的。在現實生活中，當通信線路鏈路容量與500kV的變電站或者地市級的調度中心網絡相連接時，其通信線路容量一定高于與220kV的變電站相連的，也一定遠高于與110kV的變電站相連的。電力通信網中承載電力業務十分多元化，而電力節點所承載的電力業務種類與電力節點的類型兩者之間息息相關。換言之，不同的電力節點對之間會傳輸各種各樣不同的電力業務。比如，中調節點能夠承載的業務有很多，其中包括廣域測量、調度自動化以及變電站的視頻檢測等。雖然中調節點沒有直接承載繼電保護業務，與各個變電站節點之間不存在繼電保護業務的交換。但是它能夠與各個變電站之間的鏈路互相傳輸其承載的業務的信息數據。因此，構建電力業務分布矩陣可以參考以下兩點。一是各個節點所能夠承載的業務不同，二是我國電力通信網的業務數量和分布式情況。電力業務分布矩陣表達式如下：（2-5）式中，為業務類型，表示業務是否在電力通信網節點與節點之間傳輸。如果兩個節點之間存在業務的傳輸，則；如果兩個節點之間不存在業務的傳輸，則。電力通信網業務分布矩陣通過將各個通信網絡中的節點、鏈路之間的相互連接和業務的傳遞情況三類相互結合起來，從而更加靈活地運用電力通信網絡中各個節點之間的業務分布度矩陣。通過充分利用電力通信網業務分布矩陣，可以更好地落實評價電力通信網絡中各個節點的重要性。節點對于業務層的重要程度由以下兩點共同決定。一是各個節點之間所需要相連接的鏈路個數，二是不同鏈路中所涉及到的業務。各個網絡節點之間所需要相連接的網絡鏈路信息數量越多，鏈路上所能夠承載的主要業務信息種類和其他網絡信息數量也就會越大，業務的重要性也就會更高，則說明有更多較為重要的信息可以通過這個網絡節點來進行傳輸。因此，在計算某一個節點的業務重要度時，需進一步考慮到該鏈路的條數和業務量與其種類是否對該個節點產生其他方面的影響。節點的業務重要度的表達式如下：（2-6）式中，為節點的鏈路數量，為節點的第條鏈路承擔的第類業務的重要度，為第條鏈路所承擔第類業務的數量。從這個公式中我們可以看出，在一個電力通信互聯網中，節點所相連接的鏈路的數目越多，并且當這個節點能夠承擔越多對于電網系統運行越重要的任何一項業務時，則這個節點的業務重要度數值越大。換句話說，如果該節點發生故障，將會對整個網絡產生更嚴峻的影響，由此可以得出該節點在信息通信業務層中扮演更為重要的角色。1.1.3電力通信網絡中節點的電網影響重要度在評估電力通信網節點重要度時，從通信網絡的角度出發來進行評估是一種很常見的分析角度。但是，這很容易就忽略了電力因素在電力通信網絡節點重要性方面的影響，單單從通信網絡的層面分析無法全面衡量節點在電力通信網中的影響程度。本文為了對電力通信網絡中每一個節點的重要性做出更加準確、更加全面的評價，以通信網節點作為切入點，認為綜合考慮評估算法還是必須充分結合電力通信網絡的特點，加入四個主要影響電力的因素。這四個因素分別是一個站點的等級、一個站點的規模、負荷大小和服務用戶等級。如何進一步評估電力通信網絡中各個節點的重要性程度，首先需要研究電力通信與電力系統之間的相互關系。在研究電力通信網中節點重要度的評價方法過程中，電力因素對電力通信網絡中的節點重要度評價同樣也具有很高的參考價值。現代電力系統的構成中尤為重要的部分就是電力通信。在電力系統中，它的本質是能量的傳遞，由發電、輸電、配電以及用電這四個環節構成。電力系統的應用可以體現在日常生活中，電能量計費、配電網管理系統等已經得到了廣泛的使用。為了更好地完成集中管理，電力系統會通過提供特別的通信系統的方法進而確保能夠安全、有效地供電，同時也保證能夠合理地分配電能。電力通信與電網之間的關系十分緊密，不可分割。安全可靠地控制電力系統并且有效地調動自動化系統的基礎是電力通信。實現電力系統現代化管理的首要條件是電力系統。因此，電力系統通信網在電力的發展的過程中不容忽視。在電力通信網絡中，有一些節點被設置在整個電網的調度中心或者發電廠中。當然，還有一些節點會被設置在各個地方的變電站中。電力通信網的各個節點所處的調度中心與變電站等均是可以統稱為站點。換言之，在電力通信網絡中，各個節點普遍被設置在各個站點中。這些節點與整個電網的每一個站點之間都是具有高度聯系并且相互交叉重合的。同時，我國電力通信網絡中的各個節點所相互對應的各種電力站點之間也有著很大的不同。考量各類具有不同的重要性的站點對于電力通信網絡中的影響，可以選擇采用各種電網站點的分類來進行。本節通過電網站點來研究一個電網對于電力通信網的節點重要度的影響。從電網站點的等級來說，它是依照發電廠、變電站或者調度中心所管轄的發電廠或者是變電站的供用電壓等級，從而給予相應的影響力數值來表示一個電力通信網絡中各個節點相對應的電網站點的影響程度。同理，從電網站點的規模角度來說也是如此。電網站點的級別和規模的不同會直接影響到它們對于電力通信網絡而言的重要程度。電力通信業務的對象在絕大多數情況下可以分為500kV、220kV以及110kV這三個電壓等級。而在行政等級上，它們又被分為以下三類，一是省級電力調度控制中心，又被稱為省調或中調；二是地市級電力調度控制中心，簡稱為地調；還有就是縣級電力調度控制中心，簡稱為縣調。舉例來說，電壓等級低的變電站相比其他一些電壓等級高的變電站而言，電壓等級低的變電站肯定就沒有一些電壓等級高的變電站重要。就當下電網的現狀而言，中調與500kV電壓等級被認為是同一電網等級，地調與220kV被歸為是同一電網等級，縣調與110kV被歸為是同一電網等級。用戶等級是依照每一個站點可以提供的電力負荷等級因而決定每一個站點的負荷等級的。通過等級再賦予其相應的影響力數值。通過負荷的大小來決定其相應的影響力大小有以下兩種情況。一種是在發電廠和變電站全部發生故障時，另一種是在調度中心管轄的相關范圍內的發電廠或者變電站全部發生故障時。這兩種情況都會導致電網減供負荷從而決定負荷大小并且賦予其相應的影響力數值。舉例來說，相應的站點負荷的級別越高、負荷量就越大，電力通信網的節點所處的站點也就相對于其他節點而言更加重要。表2-1依照電網相關的影響因素進行劃分，詳細地列出了四個影響因素的影響內容及其賦值。假設某一個影響因素可以劃分為幾個等級，最低的影響力數值為1，那么依照影響因素內容對它們進行賦值，并且按照數值的大小由大到小對它們進行排序，得到最重要等級的影響力值。表2-1電網各影響因素及賦值影響因素因素內容因素賦值站點等級500kV變電站4中調3200kV變電站2地調1站點規模樞紐站2區域站1用戶等級特級重要用戶4一級重要用戶3二級重要用戶2其他用戶1負荷大小≥40%516%-40%412%-16%36