CN105530133A - 一种电力控制业务智能恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力控制业务智能恢复方法，基于ASON网络的路径计算方法，当电网控制业务出现故障时，首先拆除原有的业务收发路径，然后根据网络中计算得到的各节点的重要程度，形成降序排列的备选节点列表，建立新的路由通道时，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。同时拆除故障通道的收发业务通道，保证电网控制业务始终收发路径一致。具体包括业务路径选择和线路故障恢复选择的两个过程：1）业务路径选择和2）控制业务通道故障时恢复。本发明提出了一种新的路由选择方法，实现了电力控制业务智能恢复，保证了控制业务收发路径时延一致。

Description

一种电力控制业务智能恢复方法

技术领域

本发明涉及一种电力控制业务智能恢复方法，属于电力传输系统的通信技术领域。

背景技术

目前，电力通信系统中的主干传输网广泛采用SDH系统组成的环网或者链路分层结构，构成了整个电力传输网络的传送平台。SDH是一种综合信息传送网络，可以有效的实现分插复用、线路传输及电路交换、网管系统接入等功能。SDH传输系统在国际上有统一帧结构数字传输标准速率，其高速复用信号能够实现对低速支路信号的一次分插，不仅减少了硬件的开销，同时也使得分插过程得到简化、交叉连接过程得以方便实现。SDH克服准同步数字系列PDH(PlesiochronousDigitalHierarchy，PDH)逐级分插复用的复杂性，改善了网络的业务传送透明性，对传输质量和传输速度有着极大的提高。SDH为网络运维和管理预留了丰富的开销比特(约占信号的5％)，通过这些预留的比特开销，SDH网络有足够的能力对网络的运行状况进行监控和传输，并且根据监控结果进行网络重组和自愈，能够极大提高SDH网络生存率和可靠性。

但是，对于电力系统来说，随着电网的规模增大，电力通信业务的发展将更加突显出来，务必将会影响到业务的继续顺利开展和电网通信网络的稳定安全。目前电力系统光纤传输网络主要存在如下问题：网络拓扑单一，可靠性不高；带宽利用率低；网络可扩展性差；业务调度能力差；保护方式单一；设备厂家众多，设备型号更是多种多样；且目前电网控制业务只能采用SNCP自愈环保护方式，不支持自动多路由保护，不能应对多点故障。因此，需要在四级光传输网络控制层面，研究保证自愈切换时业务传送收发路径完全一致性的通道恢复路由拆建协议，提高通信对电网控制业务的安全保障水平。自动交换光网络ASON(AutomaticallySwitchedOpticalNetwork，ASON)以在同一网络系统中实现无限带宽和高度智能两大目标，推动传输网向业务网转变而被业内公认为下一代光传送网。

根据国际电信联盟标准部ITU-T标准中，ASON的定义：通过能提供自动发现和动态连接建立功能的分布式(或部分分布式)控制平面，在光传送网OTN(OpticalTransportNetwork，OTN)或SDH网络之上，实现动态的、基于信令和策略驱动控制的一种网络。

近来，ASON网在国内外得到了大量的关注、研究及应用。如美国Sycamore公司、AT&T公司；中国的华为、中兴、烽火等公司均已经有成熟的产品。这种新网络降低了成本、简化了网络结构层次，提高了带宽利用率、使全网的恢复时间缩短至数百毫秒。于电力通信系统，我国部分地区也已经给予了一定的尝试，如北京电力公司、天津电力公司等都已经开始根据自身状况组建ASON传输网络。而在第29届中国电网调度运行会上，ASON技术的应用已确定为电网重要研究方向，并已成为华北电网公司“十一五”期间的规划建设目标。可以说，智能传输网络的建设己成为未来电力通信发展的主要趋势。

从目前的研究和发展现状来看，ASON区别于传统技术最大的特点是其功能上由控制平面，传送平面和管理平面组成，三部分相依相扶组成了一个网络的ASON网络。控制平面主要通过建立、拆除和保持线路连接能力，完成业务路径发现和资源发现，实现网络业务的快速恢复；传送平面是自动交换光网络设备的基础，其配合控制平面完成业务和邻居的自动发现能力、传送链路和网元的状态通告能力、信号监控和故障检测能力、光层的故障保护恢复能力以及路径的动态配置和拆除能力；管理平面重点解决如何灵活、准确、快捷地通过网管平面查询、修改与控制平面相关的链路各种参数以及如何建立报表机制和如何将网络规划、优化工具和ASON节点设备实际的路由算法、网络实际状态有机地结合起来，使得整个网络的具有更好的性能。

由于目前电网控制业务采用SDH网络，只能采用SNCP自愈环保护方式，且其收发路径在不同设备上倒换时，切换时间会有所差异，可能造成控制业务信号收发路径不一致，且新旧通道可能由于线路长度不一致导致信号时延，而保护装置由于没有记及通道时延时间。这些问题可能会导致差动保护装置误动，所以再进行控制业务恢复时，需要严格保障业务传送收发路径完全一致。再者，电网中不同节点的运行状态不一，负荷负载程度不同，在进行控制业务路径选择时，不能仅仅按照传统的路由选择方式进行路由重发现，必须要根据电网的节点负载率、重要度等信息进行路由路径选择。

现有的自动交换光网络重路由策略主要有：1)采用最短路径算法，利用网络拓扑中路径代价最小原则，规划业务重路由路径；2)利用通信网站点光学损伤约束，计算各站点光学损伤可达图，由此生成虚拟拓扑为业务路径。以上两种方法均有一定的缺点，第一种方法，由于需要遍历所有站点路径，计算耗时，不能满足网络功能性要求；第二种方法，网络拓扑变化时，需要实时计算每个站点的虚拟拓扑，费时同时需要大量存储。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种电力控制业务智能恢复方法，提高电网控制业务自愈切换后的电网的可靠性。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

首先，将电网的各控制业务站点抽象为节点，站点与站点之间的光缆连接线抽象为边。当电力控制业务故障，一种自愈路径选择方法，其特征在于：首先拆除原有的业务收发路径，然后根据网络中计算得到的各节点的重要程度，形成降序排列的备选节点列表，建立新的路由通道时，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。同时拆除故障通道的收发业务通道，保证电网控制业务始终收发路径一致。具体包括业务路径选择和线路故障恢复选择的两个过程：

(1)业务路径选择：线路业务故障，ASON网如何选择一条经济、有效、正确的通道重连故障业务，直接影响着电网的安全稳定运行，本发明提出了利用复杂网络中的节点重要度指标，识别网络中的节点降序排序列表，依此作为故障线路重路由选择判断依据。具体过程如下：

1获取电网控制业务节点的物理拓扑结构信息；

2确定各节点的电压等级及负荷特性；

3根据Floyd算法计算最短电气路径；

4依据线路权值计算每个节点的效率值I_k；

5计算电网控制业务节点重要度S_i；

6根据S_i计算结果，获得降序排列的电网控制业务节点重要度排序Li；

7将提前计算好的节点重要度排序值，存入到ASON网管系统中，一旦线路中断，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。

(2)控制业务通道故障智能恢复具体过程如下

1拆除故障通道的接收和发送路径通道业务；

2当发生电网控制业务通信通道中断后，50ms内ASON网络不进行通道保护，同时保护装置闭锁，以免误动作；

3根据事先计算好的控制业务节点重要度排序值，ASON网管系统分配一条优化的重连路径，保证恢复的路由通道收发路径一直；

4ASON网络的控制平面完成网络业务动态连接的功能，原保护装置恢复正常工作状态，打开闭锁，调整装置工作参数，完成业务的恢复。

本发明具有如下突出的有益效果：

1、本发明由于是事先根据控制业务节点的工作状态，获得了节点的重要度量值，形成降序排列的备选节点列表，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道的节点，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。业务节点重路由路径计算可以提前进行，讲各站点的择优路由路径存储于ASON网管系统中，减少了重路由计算工作量，保障了系统的实时性。

2、采用本发明的路径选择方法，可以保障控制业务智能恢复、路径切换过程中收发路径一致，不会因收发时延不一而造成电网保护装置的误动作，保证了电力控制业务切换时的可靠性。

3、本发明从理论上利用复杂网络节点识别方式，离线获得节点重要度降序排序值，形成备选节点列表，建立新的路由通道时，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。同时拆除故障通道的收发业务通道，保证电网控制业务始终收发路径一致。

附图说明

图1是电网控制业务故障重路由识别流程图。

图2是业务通道通道恢复流程图。

具体实施方式

参照图1、图2，本实施例涉及的一种电力控制业务智能恢复方法，利用各节点的重要程度，形成降序排列的备选节点列表，建立新的路由通道时，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。同时拆除故障通道的收发业务通道，保证电网控制业务始终收发路径一致。具体包括业务路径选择和线路故障恢复选择的两个过程：控制业务路径选择和控制业务智能恢复。

其中，图1是电力控制业务站点的重要度计算流程图。具体实现步骤如下：

1)构建节点重要度评价矩阵，定义如下：

$H_E=\left[\begin{array}{cccc}{I}_1& {\mathrm{\&delta;}}_{21}{D}_2{I}_2/<k{>}^2& \mathrm{...}& {\mathrm{\&delta;}}_{1n}{D}_n{I}_n/<k{>}^2\\ {\mathrm{\&delta;}}_{21}{D}_1{I}_1/<k{>}^2& I_2& \mathrm{...}& {\mathrm{\&delta;}}_{2n}{D}_n{I}_n/<k{>}^2\\ .& .& & .\\ .& .& \mathrm{...}& .\\ .& .& & .\\ {\mathrm{\&delta;}}_{n1}{D}_1{I}_1/<k{>}^2& {\mathrm{\&delta;}}_{n2}{D}_2{I}_2/<k{>}^2& \mathrm{...}& I_n\end{array}\right]---\left(1\right)$

式中：δ_ij为网络邻接矩阵的对应元素，当节点v_i与v_j相连接时取1，否则取0；D_i为节点v_i的度；<k>为网络的平均度值；I_k为节点k的效率值，定义如下。

$I_k=\frac{1}{n}\underset{i=1,i\&NotEqual;ki}{\overset{n}{\&Sigma;}}\frac{1}{d_{ki}}---\left(2\right)$

d_ki为及节点k与i之间的最短路径。

2)运用以上节点矩阵H_E，综合靠了节点自身效率值和相邻节点的重要度贡献，进一步定义了节点的重要度C_i：

$C_i=I_i\underset{j=1,j\&NotEqual;i}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&delta;}}_{ij}{D}_j{I}_j/<k{>}^2---\left(3\right)$

其中Iⁱ为节点i的效率值；δ_ij为网络邻接矩阵的对应元素，当节点V_i与V_j相连接时取1，否则取0；D_j为节点j的度；I_j为节点j的效率值；<k>为网络的平均度值。

3)从节点的重要度C_i的定义可以看出，节点重要度取决于其自身的效率值、度值、相邻节点的度值和效率值、综合考虑了全局与局部特性，提高了节点重要度评估精度，符合了节点重要评估实际。

以上所述，是本发明用来计算电力控制站点重要度的方法，由此方法获得的节点降序排列的节点重要度量值，形成备选节点列表，建立新的路由通道时，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。

图2是业务通道通道恢复流程图。具体实现步骤如下：

1、电力控制业务通道故障时，光传输设备智能控制层的交叉管理模块首先完全释放故障通道所占据的网元交叉，并将通道资源管理数据库里的交叉数据转移到交叉释放区，继电保护设备闭锁通道。

2、如果电流差动保护光通道不具有故障清除后返回原始路径的属性，则智能控制层的通道管理模块在交叉释放完毕后将故障通道占据的网络资源释放,并将交叉数据、网络资源数据从通道资源管理数据库中删除，然后再建立新的恢复通道，继电保护设备解除闭锁，恢复工作。

3、如果光通道具有返回属性，则同样的，通道故障修复后，光传输设备先从智能控制层到数据层完全拆除恢复通道，再返回原有的工作通道，将其交叉数据从通道资源管理数据库的交叉释放区还原到交叉建立区。整个切换过程不会存在两端点切换时间不一致造成的收发路径不一致问题，可有效解决光纤差动保护通道自愈恢复问题。

Claims (3)

1.一种电力控制业务智能恢复方法，其特征在于：利用各节点的重要程度，形成降序排列的备选节点列表，建立新的路由通道时，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响；同时拆除故障通道的收发业务通道，保证电网控制业务始终收发路径一致；具体包括业务路径选择和线路故障恢复选择的两个过程：控制业务路径选择和控制业务智能恢复。

2.根据权利要求1所述的一种电力控制业务智能恢复方法，其特征在于：

所述控制业务路径选择过程中，ASON网络重路由时，以节点重要度作为路由路径的选择依据；具体步骤如下：

1）获取电网控制业务节点的物理拓扑结构信息；

2）确定各节点的电压等级及负荷特性；

3）根据Floyd算法计算最短电气路径；

4）依据线路权值计算每个节点的效率值I_k；

5）计算电网控制业务节点重要度S_i；

6）根据S_i计算结果，获得降序排列的电网控制业务节点重要度排序L_i；

7）将提前计算好的节点重要度排序值，存入到ASON网管系统中，一旦线路中断，选择节点排序位置靠后的作为新业务路径通道，保障电网中的重要站点功能不受重路由选择影响。

3.根据权利要求2所述的一种电力控制业务智能恢复方法，其特征在于：所述控制业务智能恢复过程中，保证业务接受和发送路径的一致；具体步骤如下：

a）拆除故障通道的接收和发送路径通道业务；

b）当发生电网控制业务通信通道中断后，50ms内ASON网络不进行通道保护，同时保护装置闭锁，以免误动作；

c）根据事先计算好的控制业务节点重要度排序值，ASON网管系统分配一条优化的重连路径，保证恢复的路由通道收发路径一直；

d）ASON网络的控制平面完成网络业务动态连接的功能，原保护装置恢复正常工作状态，打开闭锁，调整装置工作参数，完成业务的恢复。