楊有霞

摘 要：電力企業(yè)是我國(guó)社會(huì)發(fā)展中的重要支柱型產(chǎn)業(yè)。電力通信網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家電網(wǎng)二次系統(tǒng)中的重要構(gòu)成，既為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供專業(yè)的通信服務(wù)，又為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、調(diào)度、經(jīng)營(yíng)、管理工作的正常運(yùn)行發(fā)揮重要功能。近年來(lái)，我國(guó)加強(qiáng)了智能電網(wǎng)的建設(shè)，業(yè)務(wù)量逐漸上升。加強(qiáng)電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的精準(zhǔn)地辨識(shí)尤為關(guān)鍵。本文闡述了節(jié)點(diǎn)重要度的衡量標(biāo)準(zhǔn)，分析了電力通信網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的辨識(shí)方法以及算法的驗(yàn)證，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力通信系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；辨識(shí)方法

現(xiàn)階段，我國(guó)電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。據(jù)調(diào)查，當(dāng)無(wú)標(biāo)度網(wǎng)5%的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)遭到攻擊而失去效果時(shí)，會(huì)讓整體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。所以，相關(guān)工作者對(duì)通信網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效辨識(shí)成為共同探討的課題。先對(duì)電力通信網(wǎng)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)重要度加以排序，保護(hù)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，可以強(qiáng)化通信網(wǎng)的抵御性能，最大化地控制電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，使得電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

一、節(jié)點(diǎn)重要度的衡量標(biāo)準(zhǔn)

（一）靜態(tài)重要度。把電力通信網(wǎng)進(jìn)行抽象，變成無(wú)向連通圖，則能按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓?jié)點(diǎn)其收縮情況對(duì)節(jié)點(diǎn)的凝聚度進(jìn)行判斷。同時(shí)，經(jīng)過(guò)收縮的網(wǎng)絡(luò)，如果凝聚性越強(qiáng)，那么表明節(jié)點(diǎn)越關(guān)鍵。所以，可通過(guò)凝聚度對(duì)節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)重要性進(jìn)行判斷。依據(jù)電力主要網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，對(duì)此無(wú)向連通圖的鏈路值進(jìn)行初始化處理，可得到相對(duì)的加權(quán)鄰接矩陣。通過(guò)加權(quán)鄰接矩陣，結(jié)合經(jīng)典的Dijkstra算法進(jìn)行計(jì)算，可得出節(jié)點(diǎn)對(duì)的最短路徑，再算出最短路徑通過(guò)鏈路的數(shù)目，以確定全網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)對(duì)最短路徑距離的平均值。

（二）業(yè)務(wù)重要度。靜態(tài)重要度在衡量節(jié)點(diǎn)重要度的時(shí)候，一般從網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的位置與連接狀況而開(kāi)展。但是，在分析具體電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)時(shí)，節(jié)點(diǎn)通常擔(dān)負(fù)與電網(wǎng)安全性相關(guān)的諸多業(yè)務(wù)，例如：調(diào)度自動(dòng)化、線路的繼電保護(hù)、變電站的視頻監(jiān)控等。而節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)不同，則其對(duì)通信網(wǎng)的安全性能帶來(lái)的影響也會(huì)存在差異。節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)的重要度指的是某一項(xiàng)業(yè)務(wù)突然中斷，或存在不足時(shí)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成的影響。節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)重要度和影響程度具有直接聯(lián)系，換句話說(shuō)，影響越嚴(yán)重，代表相應(yīng)的業(yè)務(wù)重要度就越高。所以，節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)重要度是衡量電力通信網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)重要度的一項(xiàng)主要標(biāo)準(zhǔn)。

二、電力通信網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的辨識(shí)方法

電力通信網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)程序圖如下：

第一，結(jié)合電力通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行抽象處理，變?yōu)榧訖?quán)網(wǎng)絡(luò)的模型；第二，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其自身的屬性，以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)收縮以后的凝聚度情況，獲得節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)重要度。第三，按照節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)所在鏈路擔(dān)負(fù)業(yè)務(wù)量及其類(lèi)型，對(duì)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)重要度加以確定，利用三標(biāo)度層次分析方式判斷兩個(gè)重要度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重；第四，參考節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)重要度、業(yè)務(wù)重要度及相應(yīng)的權(quán)重，計(jì)算得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的重要度。重要度的數(shù)值越大，表明此節(jié)點(diǎn)越重要。最后，將得到的節(jié)點(diǎn)重要度從大到小排列。此時(shí)，電力通信網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的辨識(shí)完成。

三、計(jì)算方法的有效驗(yàn)證

為了確定本次關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的辨識(shí)方法是否精確，需要對(duì)相關(guān)的算法進(jìn)行有效地驗(yàn)證。以某區(qū)域的電力通信網(wǎng)為例，建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型。參見(jiàn)下圖：

如圖所示：網(wǎng)絡(luò)模型中含有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，13條鏈路。鏈路序號(hào)后的數(shù)字代表節(jié)點(diǎn)之間的加權(quán)路徑距離，5號(hào)節(jié)點(diǎn)是地區(qū)的中調(diào)，10號(hào)是220kV變電站。其他節(jié)點(diǎn)皆是500kV變電站。各個(gè)鏈路擔(dān)負(fù)的業(yè)務(wù)量及其類(lèi)型不同。通過(guò)觀察相關(guān)的鏈路業(yè)務(wù)分布圖表，結(jié)合圖1、圖2，計(jì)算節(jié)點(diǎn)的重要度，從抽象獲得的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及相關(guān)公式，可以算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)重要度、重要度向量。最后算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的綜合重要度，再?gòu)拇蟮叫∵M(jìn)行排列，對(duì)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行辨識(shí)，然后，對(duì)比節(jié)點(diǎn)的收縮法，結(jié)果參見(jiàn)下表：

分析以上的比較結(jié)果了解到，兩種算法均可表現(xiàn)節(jié)點(diǎn)5是中調(diào)，其重要度是最高的，同時(shí)，也與實(shí)際擔(dān)負(fù)的業(yè)務(wù)量及其在網(wǎng)絡(luò)中的位置一致。因?yàn)?、2兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中處于同一個(gè)拓?fù)湮恢?，根?jù)節(jié)點(diǎn)收縮法得到的節(jié)點(diǎn)重要度皆為0.118，不能有效地辨別對(duì)應(yīng)的重要度序號(hào)。而節(jié)點(diǎn)2所在的鏈路擔(dān)負(fù)業(yè)務(wù)量要多一些，根據(jù)本文提出的算法，可以得到節(jié)點(diǎn)2的重要度較高，彌補(bǔ)了單純依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)的不足。4、10兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中均處在邊緣，根據(jù)節(jié)點(diǎn)收縮法可得到節(jié)點(diǎn)10的重要度在節(jié)點(diǎn)4以前，只是因節(jié)點(diǎn)10變電站的電壓級(jí)別偏低，加之其擔(dān)負(fù)的業(yè)務(wù)量不多，根據(jù)本文的算法，得到的重要度偏低，這與電力通信網(wǎng)的運(yùn)行狀況相符?？梢?jiàn)，本文提供的算法中，突出了節(jié)點(diǎn)擔(dān)負(fù)的業(yè)務(wù)量對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)重要度的影響，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中相同位置節(jié)點(diǎn)的重要度進(jìn)行準(zhǔn)確地辨別。

結(jié)束語(yǔ)：總之，在辨析電力通信網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的差異時(shí)，既要合理分析網(wǎng)絡(luò)固有的靜態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，又要分析節(jié)點(diǎn)擔(dān)負(fù)的業(yè)務(wù)量及其類(lèi)型。本文依托于網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)量的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)辨識(shí)法，可以對(duì)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)作出準(zhǔn)確地辨識(shí)，有利于區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中相同或相近位置節(jié)點(diǎn)的重要度，對(duì)常規(guī)算法僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫缘脑u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行辨別是一種良好的補(bǔ)充。此算法結(jié)合了各個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置及擔(dān)負(fù)的業(yè)務(wù)情況，將電力通信復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特性反映出來(lái)，在辨識(shí)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)方面取得良好效果。

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