［關(guān)鍵詞］電力通信業(yè)務；信息化技術(shù)；路由優(yōu)化；故障診斷

電力通信傳輸網(wǎng)是提供電力通信業(yè)務的重要基礎(chǔ)設施。近些年，電網(wǎng)的信息化、智能化特征越發(fā)明顯，電力通信傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務量日趨增多，電力通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)也越發(fā)復雜，電力通信傳輸網(wǎng)面臨的壓力越來越大，迫切需要采用新一代技術(shù)來提升電力通信網(wǎng)的可靠性和安全性。信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展為電力通信業(yè)務的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。信息化技術(shù)（如云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等）正在深刻地改變著電力通信系統(tǒng)的設計、運維及管理模式。為此，文章重點探討了大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等新一代信息技術(shù)在電力通信業(yè)務中的具體應用，以期為電力通信行業(yè)的發(fā)展提供有益的參考。

1 電力通信業(yè)務概述

電力通信網(wǎng)是電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務的物理承載網(wǎng)絡，電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、經(jīng)營及管理中所涉及的數(shù)據(jù)信息都需要依靠電力通信網(wǎng)絡中的傳輸網(wǎng)進行傳輸。電力通信傳輸網(wǎng)主要以 SDH/MSTP、OTN、DWDM 等為組網(wǎng)模式，為電網(wǎng)各類業(yè)務的傳輸提供傳輸通道。

近些年，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電力通信業(yè)務更加多元化，鏈路也更加復雜，電力通信網(wǎng)的傳輸技術(shù)、拓撲規(guī)劃、運維管理都應不斷優(yōu)化與完善。不同的電力通信業(yè)務的承載方式有所差別，按照安全防護管理體系可將其分為4 類。

（1）安全Ⅰ區(qū)業(yè)務（實時控制區(qū)）。主要包括繼電保護業(yè)務、安穩(wěn)控制業(yè)務、調(diào)度電話業(yè)務、調(diào)度自動化業(yè)務等。這些業(yè)務主要由調(diào)度員和運維管理人員進行管理，大都采用專用通道進行數(shù)據(jù)通信傳輸，采用點對點通信方式。該業(yè)務類型具有流量大、實時性強等特點，因此對網(wǎng)絡的可靠性、實時性要求較高。

繼電保護業(yè)務由電力通信傳輸網(wǎng)承載，通信時延應當把控在12 ms 以內(nèi)。安穩(wěn)控制業(yè)務指若干廠站的安穩(wěn)控制裝置通過通信設備互聯(lián)構(gòu)成的系統(tǒng)，當電力系統(tǒng)負荷過重時，通過執(zhí)行自動切記、切負荷等控制措施，使系統(tǒng)恢復正常運轉(zhuǎn)。調(diào)度電話業(yè)務電網(wǎng)內(nèi)部進行通信交流，一般采用調(diào)度交換網(wǎng)、VoIP 或 PCM小號延伸等，對可靠性要求較高。調(diào)度自動化業(yè)務是對電網(wǎng)運行進行實時監(jiān)控，通常在專線通道上，在通信延時方面不大于100 ms，在實際工作中需要嚴格控制跳數(shù)。

（2）安全Ⅱ區(qū)業(yè)務（非控制生產(chǎn)區(qū)）。主要包括電能計量遙測、故障信息管理、保護信息管理等業(yè)務。電能計量遙測業(yè)務的主要功能是對電網(wǎng)計量設備進行實時數(shù)據(jù)采集、處理及發(fā)送。故障信息管理業(yè)務的主要功能是監(jiān)測并記錄相關(guān)裝置的運行信息，當網(wǎng)絡發(fā)生故障時提供故障分析。保護信息管理業(yè)務的主要功能是為故障定位提供依據(jù)。

（3）安全Ⅲ區(qū)業(yè)務（生產(chǎn)管理區(qū)）。主要包括變電站視頻監(jiān)控、雷電定位系統(tǒng)等業(yè)務。變電站視頻監(jiān)控業(yè)務是對設備、環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)控。雷電定位系統(tǒng)業(yè)務是對雷電發(fā)生時間、強度等進行監(jiān)測。

（4）安全區(qū)Ⅳ業(yè)務（管理信息區(qū)）。主要包括行政電話、會議電視系統(tǒng)等業(yè)務。行政電話業(yè)務主要提供語音通信。會議電視系統(tǒng)業(yè)務是將聲音圖像在通信設備上互聯(lián)，實現(xiàn)即時互動溝通。

隨著電力業(yè)務的不斷發(fā)展，企業(yè)管理通信類業(yè)務也逐漸向網(wǎng)級集中的業(yè)務處理、企業(yè)級數(shù)據(jù)中心支持決策輔助等趨勢發(fā)展。在“大智物移云”時代，電力通信網(wǎng)絡需要具備更加高效的數(shù)據(jù)處理、存儲、分析能力，因此對電網(wǎng)的設備和業(yè)務的配置方式提出了更高的要求。鑒于此，電力企業(yè)迫切需要加強信息技術(shù)的運用，提升電力通信網(wǎng)的安全性和可靠性，保障各項業(yè)務的穩(wěn)定運行。

2 信息化技術(shù)在電力通信業(yè)務中的具體應用

2.1 運行維護及故障診斷

當前，電力通信業(yè)務類型和用戶需求日益增加，運維管理工作越發(fā)復雜，常規(guī)運行維護和故障診斷技術(shù)管理效率低，難以滿足智能化電網(wǎng)對電力通信安全的要求。人工智能技術(shù)是新一代信息技術(shù)，具有高級模式辨識，對電力通信網(wǎng)的骨干路由器、交換機等設備的維護和故障診斷具有較強的適用性。例如，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡模型構(gòu)建方法，用于路由器間連接故障的自診斷，可實現(xiàn)對電力通信中斷故障、通信數(shù)據(jù)異常引起的保護誤動的定位，實現(xiàn)故障的快速診斷。

基于知識圖譜的電力通信設備故障智能診斷方法，利用 BERT-BiGRU-CRF 模型及人工規(guī)則提取故障信息實體與關(guān)系，再利用WBLA 模型判斷故障的嚴重程度。電力通信設備故障知識圖譜的構(gòu)建包括3方面工作。

（1）實體抽取。設計電力通信設備故障實體識別模型，獲 取 故 障 文 本 的關(guān)鍵實體信息。

（2）關(guān)系抽取。提出一種基于人工規(guī)則的電力通信設備故障關(guān)系抽取方法，完成對故障文本關(guān)系集的構(gòu)建工作。

（3）知識存儲。采用Neo4j 圖數(shù)據(jù)庫技術(shù)對圖譜進行可視化展示，進而完成對電力通信設備故障知識圖譜的構(gòu)建。

結(jié)合構(gòu)建的知識圖譜，設計通信設備故障智能診斷模型，主要包括兩方面工作。

（1）設計設備故障嚴重性等級識別模型。

（2）提出電力通信設備故障診斷方法，實現(xiàn)對設備故障的智能處置。

基于知識圖譜的電力通信設備故障智能診斷流程如圖1 所示。

2.2 路由優(yōu)化

隨著電力需求的日益提升，電力通信網(wǎng)對于各個站點之間的傳輸可靠性、傳輸時延和負載均衡等方面的要求也越來越高。為了確保電力通信網(wǎng)絡可靠運行，需要采用信息技術(shù)來進行路由優(yōu)化。根據(jù)電力通信網(wǎng)絡和業(yè)務傳輸需求的特點，采用人工智能技術(shù)對邊的權(quán)重參數(shù)進行預測，進而獲取最優(yōu)路徑。神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入為網(wǎng)絡拓撲、傳輸需求及邊權(quán)重，網(wǎng)絡拓撲即圖信息，通過對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征提取，根據(jù)最短路徑算法計算鏈路。在計算多個業(yè)務需求的路徑時，針對每個業(yè)務需求，神經(jīng)網(wǎng)絡模型均會產(chǎn)生該業(yè)務需求的邊權(quán)重矩陣。最終，按照需求權(quán)重大小的順序依次選取所有的路徑并計算整體的可靠度。

電力通信方式優(yōu)化仿真平臺系統(tǒng)主要包括5 個層次：資源管理層、接口適配層、數(shù)據(jù)存儲層、 應用層及界面展示層。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

系統(tǒng)關(guān)鍵模塊如下。

（1）可視化模塊。采用Google Earth 作為可視化平臺，利用KML 技術(shù)實現(xiàn)地理標注信息的展示，能夠給用戶更加直觀、清晰的展示。數(shù)據(jù)處理部分包括3 方面內(nèi)容：①將鏈路地理位置信息數(shù)據(jù)導入系統(tǒng)；②使用腳本信息進行處理并生成拓撲文件；③將鏈路增加、刪除或修改的數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫和KML 中。

（2）路徑計算模塊。在進行路由規(guī)劃之前，要保證網(wǎng)絡中的拓撲、鏈路、節(jié)點等信息已經(jīng)按照要求輸入系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)之上，即可調(diào)用路由規(guī)劃模塊對電力通信業(yè)務進行路由規(guī)劃。在該模塊中，算法子模塊的主要工作是計算業(yè)務路徑，并將計算結(jié)果返回路由規(guī)劃模塊，最終將信息返回展示面。

（3）數(shù)據(jù)管理模塊。數(shù)據(jù)管理模塊主要對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行增加、刪除等操作，常用數(shù)據(jù)格式有Excel、KML 等，同時，還具有數(shù)據(jù)導出功能，主要以CSV、Excel 格式文件導出。

2.3 通信網(wǎng)絡資源智能分配

利用靈活、科學的資源分配方法能夠有效提升電力通信網(wǎng)絡的承載能力。以往網(wǎng)絡資源分配方案主要采用先期計算– 策略下放– 穩(wěn)定運行的模式，該方案屬于靜態(tài)資源分配方法。隨著電力業(yè)務的多元化發(fā)展，該方案難以滿足高動態(tài)、信息交互需求。通過應用人工智能技術(shù)（如深度強化學習算法），可根據(jù)通信網(wǎng)絡的實時負載自動調(diào)整帶寬資源分配，實現(xiàn)電力通信網(wǎng)絡資源的智能分配。

2.4 通信網(wǎng)規(guī)劃設計

清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)的安全運行管理帶來嚴峻挑戰(zhàn)，需對全網(wǎng)運行狀態(tài)進行實時感知，并及時上傳準確的布式源– 荷量測信息，以滿足精準控制要求。這就要求在電力通信原有骨干網(wǎng)基礎(chǔ)上，進一步與延伸至設備側(cè)末端的傳感網(wǎng)混合形成“全時全域”電力通信耦合網(wǎng)絡，貫穿整個發(fā)電、輸電、用電等環(huán)節(jié)，這就使得通信網(wǎng)絡規(guī)模設計愈發(fā)復雜。通過應用人工智能技術(shù)，能夠結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)絡資源使用狀況、業(yè)務運行數(shù)據(jù)，測算和調(diào)整電力通信網(wǎng)絡的規(guī)劃方案。例如，應用機器學習方法可對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行智能化分析，實現(xiàn)了復雜網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、端口空余度、空口資源占用等多個要素的綜合測評，大幅減少了人工規(guī)劃的風險。

2.5 網(wǎng)絡狀態(tài)感知分析

大數(shù)據(jù)技術(shù)是信息技術(shù)的典型代表，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠理解系統(tǒng)運行狀態(tài)，揭示隱藏在海量數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)性和趨勢?；诖髷?shù)據(jù)的電力通信網(wǎng)絡狀態(tài)感知的主要目的是獲取多元信息之間的聯(lián)系，利用這種關(guān)系對電力通信業(yè)務進行預測（圖3）。

基于大數(shù)據(jù)的電力通信網(wǎng)絡狀態(tài)感知主要包括3方面內(nèi)容。

（1）通信網(wǎng)絡拓撲態(tài)勢感知。對網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)進行識別，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將孤立、離散的拓撲結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，形成動態(tài)、關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集，實現(xiàn)對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的提前預測。

（2）通信網(wǎng)絡演化趨勢態(tài)勢感知。電力系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)涵蓋多個層面，一旦網(wǎng)絡鏈路出現(xiàn)故障，可以利用態(tài)勢感知技術(shù)預測通信網(wǎng)絡的未來演化趨勢。。

（3）通信網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知。提供實時的保護功能，預測潛在的威脅，更好地應對網(wǎng)絡安全問題。

3 結(jié)束語

通過信息化技術(shù)的應用，電力通信業(yè)務實現(xiàn)了更高效、更精準的監(jiān)控和管理，提高了通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。通過數(shù)字化、智能化的手段，電力通信系統(tǒng)能夠更加高效地監(jiān)測、控制及管理電力設備，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控和操作，有效提高了供電可靠性和安全性。此外，信息化技術(shù)為電力通信業(yè)務注入了新的活力，推動了業(yè)務的創(chuàng)新和發(fā)展，促進了行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。未來，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和應用，電力通信業(yè)務將實現(xiàn)更多的創(chuàng)新，迎來更廣闊的發(fā)展空間，為電力行業(yè)的現(xiàn)代化建設和智能化發(fā)展提供更強有力的支持。