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    • 基于重要节点和环境因素的电力通信网可靠性研究

        引言

        

        电力通信网的可靠工作对电力业务的正常传输有着直接的影响,由于实际场景的多样性和复杂性,不同的电力业务本身有着不同的重要程度或者优先级别,重要电力业务和边缘电力业务的可靠性程度要求是不一样的,因此,电力通信网的可靠性也需要结合电力业务的情况来考虑,这样才能适用于实际的电力通信网环境。同时,电力通信网中设备和系统自身的故障能直接影响网络的正常工作,甚至能直接导致网络长时间处于中断状态。电力通信网所处的外部环境也会对网络可靠性产生直接影响,比如恶劣的工作环境相比于适宜的工作环境,网络故障的频率更高。可以看出,对于电力通信网可靠性的分析,不仅需要从多角度去思考,更要结合电力通信网的实际情况比如电力业务、故障、网络的实际工作环境等等来综合研究。

        

        1 电力通信网可靠性研究现状

        

        重要节点对于电力通信网可靠性的维护至关重要,所以现有的很多研宄都是基于重要节点展开,出现了很多电力通信网节点重要度的评价方法。现有的网络节点重要度评价大多重点关注网络拓扑参数[1]。

        

        从拓扑结构来说,与非割点相比,割点对于网络拓扑的完整性和健壮性都有着更为重要的影响。如果网络中的一个割点因为自身或者外界原因导致该割点不能正常工作,不能进行电力业务的传输,那么整张网络被分成多张子网络,那么这张网络也就失去了完整性而导致网络更为脆弱和易受攻击。同时,各个连通分量中的节点与其他连通分量中的节点间的正常通信被中断,导致网络不能正常运行下去[2]。

        

        从拓扑结构来说,与非割点相比,割点对于网络拓扑的完整性和健壮性都有着更为重要的影响。如果网络中的一个割点因为自身或者外界原因导致该割点不能正常工作,不能进行电力业务的传输,那么整张网络被分成了多张子网络,那么这张网络也就失去了完整性而导致网络更为脆弱和易受攻击。同时,各个连通分量中的节点与其他连通分量中的节点间的正常通信被中断,导致网络不能正常运行下去。而非割点故障不会导致整张网络连通分量的改变,而且也可通过起点和终点间路由的改变来使得正常的业务传输进行下去。

        

        总的来说,将割点从网络拓扑中抽离出来,在网络拓扑层面区分网络割点的顶点和非网络割点的顶点对网络可靠性的影响是非常有必要的。本文在考虑网络拓扑结构时,会在网络凝聚度的基础上加入割点因素的影响,这个是其他网络拓扑层分析电力通信网节点重要度的文献中所没有考虑到的因素。

        

        然而,仅仅从网络拓扑层面分析电力通信网可靠性是不够的,这样仅是将电力通信网当成了一张数学意义上的图来分析,应该结合电力通信网的特点。电网通信网络是用于电力系统的专用通信网络,其承载用于电力生产和管理的各种服务,并且对电网的安全和稳定运行具有重要影响[3]。电力通信网所特有的一些电力指标应考虑到电力通信网可靠性分析之中。

        

        2 基于环境因素的电力通信网可靠性研究现状

        

        电力通信网是服务于电力系统的通信专网,是电网安全稳定运行的支柱。电力通信网的可靠运行是电网正常工作和稳定运行的关键保障,研究电力通信网的可靠性是非常有必要的。现有电力通信网可靠性评价大多基于电力网络拓扑和网络上所承载的电力业务来评估电力通信网的可靠性,很少从系统所处的环境来评估。

        

        在电力通信网中,不同的电力业务路由分别工作于不同的地域,其工作环境各不相同,同一条电力业务路由在不同时间所处的环境也在不断发生变化。在不同的环境条件下,系统的可靠性也会不同,系统所处的环境变化对其可靠性的影响是需要研究的。环境条件的改变会影响电力业务路由上节点或者链路的正常工作,一般在理想工作环境下,路由上电力业务的传输最为可靠。在环境适应范围边界时的电力业务传输的可靠性很低,超出环境适应范围则电力业务无法正常传输,所有电力业务路由都有其环境适用范围[4]。

        

        目前在电力通信网的可靠性评价中,很少能考虑到系统所处环境对可靠性的影响。虽然petri网很适合分析系统可靠性,但是将petri网引入到电力通信网中进行可靠性分析的研究成果也是很少的,而且也不够全面,具有局限性。基于这些考量,本文重点考虑实际的环境因素,结合petri网较强表达系统行为的能力和云模型方便建立环境适应性模型的优势,基于云模型和petri网相结合的方式对电力通信网进行可靠性建模和分析系统可靠性指标。同时,引入备份路由来增强系统的可靠性,并通过备份路由选择算法来选择最合适的备份路由,使得电力通信网的可靠性最优[5]。

        

        3 电力通信网可靠性面临的挑战及关键技术

        

        在研究电力通信网可靠性分析和优化过程中,针对两个不同的研究内容,分别面临不同的问题和具有不同的挑战[6]。

        

        3.1 基于重要节点的电力通信网可靠性分析和优化机制

        

        在分析节点重要度的过程中,从网络拓扑层面和电力业务层面来分析电力通信网节点重要度。在网络拓扑层面加入了割点的影响,但是割点如何加入网络拓扑层的节点重要度分析中还是不明确的;在电力业务层面考虑了电力业务重要度的影响,但是采用什么科学的方法来求得各种电力业务的重要度是需要解决的。

        

        完成了电力通信网节点重要度评价算法之后,不能简单的结束,还需证明本文节点重要度算法的正确性,如何验证本文节点重要度评价算法的正确性需要探索。在将本文节点重要度算法应用于节点风险分析过程中,需考虑如何定义和如何求解节点风险指标,以及完成求解过程后,如何进行适当的路由重构来降低网络的节点风险指标。

        

        3.2 基于重要节点的电力通信网可靠性分析和优化机制

        

        为进一步研宄电力通信网的可靠性,我们考虑电力通信网实际所处的环境因素对电力通信网可靠性的影响。由于现实生活中的环境因素多种多样,需要确定影响电力通信网电力业务可靠性传输的关键环境因素。确定了环境因素之后,如何将环境因素引入到电力通信网可靠性分析之中,这个就涉及到采用什么方法对环境因素进行建模以便分析可靠性。在能对环境因素进行建模之后,就需要对电力业务传输系统进行建模和分析。在分析了系统可靠性之后,如何更进一步的提高系统的可靠性也是需要解决的。

        

        针对以上分析,本研宄内容面临的挑战如下:确定影响电力通信网可靠性的关键的环境因素,如何对电力通信网的多个环境因素进行建模;在考虑系统所处的实际工作环境情况下,如何对系统进行建模分析。

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