【《电力通信网的节点重要度评价体系构建分析案例》6000字】

电力通信网的节点重要度评价体系构建分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u22821电力通信网的节点重要度评价体系构建分析案例 1128981.1引言 149441.2节点重要度评价体系的构建 13241.1.1电力通信网络中节点的拓扑重要度 1166711.1.2电力通信网络中节点的业务重要度 4288301.1.3电力通信网络中节点的电网影响重要度 6123841.3本章小结 91.1引言随着电力系统逐步走向智能化，电力通信网中节点的重要度可以直观地反映出节点在可能出现故障时对网络造成影响的严重程度，节点越重要。越重要的节点在节点故障的时候可能对系统造成更严重的影响。因此，辨识出电力系统中的关键节点并对其采取相应的措施至关重要，可以有效提高电力通信网的安全可靠性，使得电力系统更安全地运行。目前在识别电力通信网中的重要节点时，主要是通过电力通信网的拓扑结构展开的研究，并没有结合电力通信网来综合研究。这就使得到的结果只能从单一方面表征节点在网络中的重要性，无法全面衡量节点在电力通信网中的影响程度。本文通过构建对于电力通信网络各个节点的重要性具有重大影响的多个指标进行评价的体系，分别从每个节点的拓扑结构重要度、各个节点所需要承担的电力通信运营业务重要度以及各个电力站点对于电力通信网络各个节点的影响角度来确定和评估每个节点在各个指标下的重要性。1.2节点重要度评价体系的构建1.1.1电力通信网络中节点的拓扑重要度网络是由节点及节点间的连接边所构成的。在实际生活中存在的各种复杂系统都可以用不同特征的复杂网络对其进行描述，可以将实际系统中的组件用网络中的节点表示，各组件之间的联系用网络中的边来表示。在相同的一个电力通信网络中，不同节点的重要程度也可能是不尽相同的。程度值的数值越大则代表该节点相比其他节点而言更为重要。一般来说，如果节点与节点之间具有某种联系，那么这两个节点之间就存在连边；如果节点与节点之间不存在某种联系，那么这两个节点之间就不存在连边。拓扑结构是网络的直观属性。通信网络中，可靠地进行业务传输需要基于可靠的物理网络。在网络的拓扑结构中，各个节点的拓扑位置和互相连接的情况的不相同会导致各个节点在网络中的重要性也大相径庭。介数的中心性和节点的度中心性这两个指标是在在评估节点的拓扑重要性时常用的指标。其中，由于介数的中心性需要掌握整个网络的全局信息，对于电力通信网此类大规模的网络结构，计算程度较为复杂，而节点的度中心性仅仅只考虑到了节点的度数，这就使得到的结果不够准确。因此，本文在计算复杂度和计算准确性的基础上进行综合考量，通过对各个节点之间和局部网络拓扑重合度进行量化分析，从而可以定义各个节点之间的相似度。这个方法综合考虑了各个节点之间的连接以及其邻居节点之间的网络拓扑重合度。而且，这个方法十分便捷，只需要从数据库中获取各个节点之间的相似度和其邻居节点的关系，通过计算各个邻居节点之间的关系和其相似度来进行评价即可以被应用于标识其在整个网络中的结构重要性。假设给定一个无自环的网络，定义为。其中，可以用来表示节点集合，网络中的节点数可以表示为；可以用来表示网络的边集合，网络中所包含的无向边的连边数可以表示为。假设存在两个节点，分别是节点a和节点b。当这两个节点之间不存在相连的边时，定义两个节点之间的拓扑重要度表达式如下：（2-1）式中，用来表示节点a与节点b两个节点之间相邻节点的交集，用来表示节点a与节点b两个节点之间相邻节点的并集。如果一个节点a和另一个节点b之间存在连边，则。由此可得，节点的拓扑重要度表达式如下：（2-2）节点的邻居数目越多，且邻居节点间的网络拓扑相似程度越低，那么该节点就越不容易被其它节点所取代，换言之，该节点就越重要。综合考虑了各个邻居节点之间的相似性，节点相似度的重要度评估指标表达式如下：（2-3）式中，用来表示节点的邻居节点集，这个指标可以有效综合地考虑到各个节点的度与各个邻居节点的相近程度。的数值越高，则说明各个节点的邻居和各个节点集的相近程度就越高，各个邻居和各个节点之间的邻域相近程度也就越低。（b）图2-1节点之间不存在连边的拓扑结构图2-２节点之间存在连边的拓扑结构以图2-1（a）为例，当一个节点a和另一个节点b之间不存在连边时，节点1是节点2、节点3与节点4之间的共同桥梁，对整个网络的连通起到了非常重要的作用。通过图2-1（a）可知，节点2一共有三个邻居节点，它们用集合表示为；节点3一共有三个邻居节点，它们用集合表示为；节点2一共有四个邻居节点，它们用集合表示为。由于拓扑重要度的数值介于0-1之间，如果某个节点的邻居节点与另一个节点的邻居节点局部相似程度越高，则的取值就越大。通过以上步骤，可以很容易地得出，，。相似度的重要度评估指标。因此，按照不同的网络拓扑结构计算出每一个节点的拓扑重要度非常关键，拓扑重要度值越大就代表该节点在网络拓扑结构中越重要。1.1.2电力通信网络中节点的业务重要度节点的拓扑重要度仅从网络拓扑结构方面出发来判断节点在网络中所处的地理位置和重要程度。而电力通信网络作为一种特殊的复杂网络架构，拥有其独特的专业和技术背景，节点承载了许多与电力系统密切相关的电力资源和信息数据。电力通信网主要的服务范围包括多种类型的业务，有继电保护、调度电话、安稳系统、广域相量计算机测量以及行政电话等。电力通信网的节点通常情况下会承载不同的种类和不同的数量所发生的各种各样的通讯业务。通过用相应的业务重要性数值来表示当节点的业务质量出现了缺陷或者是在中断时对电网产生的不良影响，那么该节点故障对电网的影响越严重，该节点所承载相应业务的重要性数值就越高。与此同时，也能够说明该节点重要度越高。因此，本节针对节点承载业务重要度提出面向电力通信网的节点重要度的评价方法，充分考虑节点在电力通信网络中承载业务的数量和种类，从而综合地评估计算电力通信网节点的重要度。首先，要明确电力通信网节点的类型。在一般情况下，节点的类型可以被划分成为两种类型。其中一种节点类型是被设置在调度中心的变电站调度中心节点；另外一种节点类型是被设置在变电站内部的一些变电站节点。通常情况下，当需要对同一种类型的节点进行辨识时，电压等级可以作为判断条件之一。电力通信网的各个节点所处的调度中心与变电站等均是可以统称为站点的。然而，一个节点处在一个电压等级较高的站点，该节点相对于其他节点而言就越重要。在电力通信网络中，某个节点所承担的业务种类的不同大多数情况下会受到该节点的类型的不同所影响。与不同种类的电力通信网络节点相连的链路容量也就不相同。因此，在构建电力通信网模型时，需要综合考虑到其不同的链路容量。通过构建的电力通信网，其表达式为为，那么容量矩阵表达式如下：（2-4）式中，电力通信网络的节点总数为；电力通信网节点和节点之间的通信链路的链路容量表示为。如果节点和节点之间不存在链路相连，则。通信线路的链路容量大小可以通过参照节点对链路的重要性来确定。一般来说，与省级的调度节点所相互连接的链路容量是最高的。在现实生活中，当通信线路链路容量与500kV的变电站或者地市级的调度中心网络相连接时，其通信线路容量一定高于与220kV的变电站相连的，也一定远高于与110kV的变电站相连的。电力通信网中承载电力业务十分多元化，而电力节点所承载的电力业务种类与电力节点的类型两者之间息息相关。换言之，不同的电力节点对之间会传输各种各样不同的电力业务。比如，中调节点能够承载的业务有很多，其中包括广域测量、调度自动化以及变电站的视频检测等。虽然中调节点没有直接承载继电保护业务，与各个变电站节点之间不存在继电保护业务的交换。但是它能够与各个变电站之间的链路互相传输其承载的业务的信息数据。因此，构建电力业务分布矩阵可以参考以下两点。一是各个节点所能够承载的业务不同，二是我国电力通信网的业务数量和分布式情况。电力业务分布矩阵表达式如下：（2-5）式中，为业务类型，表示业务是否在电力通信网节点与节点之间传输。如果两个节点之间存在业务的传输，则；如果两个节点之间不存在业务的传输，则。电力通信网业务分布矩阵通过将各个通信网络中的节点、链路之间的相互连接和业务的传递情况三类相互结合起来，从而更加灵活地运用电力通信网络中各个节点之间的业务分布度矩阵。通过充分利用电力通信网业务分布矩阵，可以更好地落实评价电力通信网络中各个节点的重要性。节点对于业务层的重要程度由以下两点共同决定。一是各个节点之间所需要相连接的链路个数，二是不同链路中所涉及到的业务。各个网络节点之间所需要相连接的网络链路信息数量越多，链路上所能够承载的主要业务信息种类和其他网络信息数量也就会越大，业务的重要性也就会更高，则说明有更多较为重要的信息可以通过这个网络节点来进行传输。因此，在计算某一个节点的业务重要度时，需进一步考虑到该链路的条数和业务量与其种类是否对该个节点产生其他方面的影响。节点的业务重要度的表达式如下：（2-6）式中，为节点的链路数量，为节点的第条链路承担的第类业务的重要度，为第条链路所承担第类业务的数量。从这个公式中我们可以看出，在一个电力通信互联网中，节点所相连接的链路的数目越多，并且当这个节点能够承担越多对于电网系统运行越重要的任何一项业务时，则这个节点的业务重要度数值越大。换句话说，如果该节点发生故障，将会对整个网络产生更严峻的影响，由此可以得出该节点在信息通信业务层中扮演更为重要的角色。1.1.3电力通信网络中节点的电网影响重要度在评估电力通信网节点重要度时，从通信网络的角度出发来进行评估是一种很常见的分析角度。但是，这很容易就忽略了电力因素在电力通信网络节点重要性方面的影响，单单从通信网络的层面分析无法全面衡量节点在电力通信网中的影响程度。本文为了对电力通信网络中每一个节点的重要性做出更加准确、更加全面的评价，以通信网节点作为切入点，认为综合考虑评估算法还是必须充分结合电力通信网络的特点，加入四个主要影响电力的因素。这四个因素分别是一个站点的等级、一个站点的规模、负荷大小和服务用户等级。如何进一步评估电力通信网络中各个节点的重要性程度，首先需要研究电力通信与电力系统之间的相互关系。在研究电力通信网中节点重要度的评价方法过程中，电力因素对电力通信网络中的节点重要度评价同样也具有很高的参考价值。现代电力系统的构成中尤为重要的部分就是电力通信。在电力系统中，它的本质是能量的传递，由发电、输电、配电以及用电这四个环节构成。电力系统的应用可以体现在日常生活中，电能量计费、配电网管理系统等已经得到了广泛的使用。为了更好地完成集中管理，电力系统会通过提供特别的通信系统的方法进而确保能够安全、有效地供电，同时也保证能够合理地分配电能。电力通信与电网之间的关系十分紧密，不可分割。安全可靠地控制电力系统并且有效地调动自动化系统的基础是电力通信。实现电力系统现代化管理的首要条件是电力系统。因此，电力系统通信网在电力的发展的过程中不容忽视。在电力通信网络中，有一些节点被设置在整个电网的调度中心或者发电厂中。当然，还有一些节点会被设置在各个地方的变电站中。电力通信网的各个节点所处的调度中心与变电站等均是可以统称为站点。换言之，在电力通信网络中，各个节点普遍被设置在各个站点中。这些节点与整个电网的每一个站点之间都是具有高度联系并且相互交叉重合的。同时，我国电力通信网络中的各个节点所相互对应的各种电力站点之间也有着很大的不同。考量各类具有不同的重要性的站点对于电力通信网络中的影响，可以选择采用各种电网站点的分类来进行。本节通过电网站点来研究一个电网对于电力通信网的节点重要度的影响。从电网站点的等级来说，它是依照发电厂、变电站或者调度中心所管辖的发电厂或者是变电站的供用电压等级，从而给予相应的影响力数值来表示一个电力通信网络中各个节点相对应的电网站点的影响程度。同理，从电网站点的规模角度来说也是如此。电网站点的级别和规模的不同会直接影响到它们对于电力通信网络而言的重要程度。电力通信业务的对象在绝大多数情况下可以分为500kV、220kV以及110kV这三个电压等级。而在行政等级上，它们又被分为以下三类，一是省级电力调度控制中心，又被称为省调或中调；二是地市级电力调度控制中心，简称为地调；还有就是县级电力调度控制中心，简称为县调。举例来说，电压等级低的变电站相比其他一些电压等级高的变电站而言，电压等级低的变电站肯定就没有一些电压等级高的变电站重要。就当下电网的现状而言，中调与500kV电压等级被认为是同一电网等级，地调与220kV被归为是同一电网等级，县调与110kV被归为是同一电网等级。用户等级是依照每一个站点可以提供的电力负荷等级因而决定每一个站点的负荷等级的。通过等级再赋予其相应的影响力数值。通过负荷的大小来决定其相应的影响力大小有以下两种情况。一种是在发电厂和变电站全部发生故障时，另一种是在调度中心管辖的相关范围内的发电厂或者变电站全部发生故障时。这两种情况都会导致电网减供负荷从而决定负荷大小并且赋予其相应的影响力数值。举例来说，相应的站点负荷的级别越高、负荷量就越大，电力通信网的节点所处的站点也就相对于其他节点而言更加重要。表2-1依照电网相关的影响因素进行划分，详细地列出了四个影响因素的影响内容及其赋值。假设某一个影响因素可以划分为几个等级，最低的影响力数值为1，那么依照影响因素内容对它们进行赋值，并且按照数值的大小由大到小对它们进行排序，得到最重要等级的影响力值。表2-1电网各影响因素及赋值影响因素因素内容因素赋值站点等级500kV变电站4中调3200kV变电站2地调1站点规模枢纽站2区域站1用户等级特级重要用户4一级重要用户3二级重要用户2其他用户1负荷大小≥40%516%-40%412%-16%36