CN106375104A - 一种电力通信网络关键点识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力通信网络关键点识别的方法，包括以下步骤：A）、计算整体电力通讯的可靠性，可靠性包括网络拓扑和设备可靠两个客观量化指标；然后归一化结果；B)、逐一删除电力通信网络的每一个节点，并重新计算出新的网络可靠性，然后再归一化结果，减一取绝对值，得到该节点对应的重要性；C)、按照每个节点绝对值大小进行排序，从而得到节点在整个电力通信网络重要性；本发明在采用上述算法对多个电力通信网络的节点进行计算后将其与专家分析法以及带宽加权的电力通信网节点重要性评价方法进行比较，发现本发明与上述两种方法之间的平均误差值仅为7.6%，低于10%，本发明降低了成本支出，值得应用与推广。

Description

一种电力通信网络关键点识别的方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统的自动化技术，具体涉及一种电力通信网络关键点识别的方法。

技术背景

电力通信网是专门服务于电力系统的网络,犹如电力系统的神经网络,与电力系统的日常运行息息相关；由于电力通信网的通信业务具有实时性、可靠性和安全性等特点,必然要求其具有较高的可靠性；电力通信网可靠性的好坏直接影响到电力系统是否能够安全、稳定、优质的运行；目前，现有的技术水平是，人们认识到电力通信网的重要性，而且也对之进行了一定的基于主观的研究，例如整体网络的安全评估，抗毁能力的评价等。但是现实的问题是，如何客观的判断哪些节点是关键的，以及在真正遇到问题时，人们应该优先维护哪个节点，这样，从而保证整体网络的正常运行，可以计算出系统抗毁能力；因此亟需一种电力通信网络关键点识别的方法，以此来保证电力通信网络的平稳运行。

发明内容

本发明针对现有技术中，系统无法判断哪些节点是关键，导致出现问题时，无法确定优先权的现象，而提供的一种能够在寻找出现有的某个区域的电力通信网络中，哪些节点是关键的，以及在遇到攻击时，应该如何设置维修优先顺序问题的电力通信网络关键点识别的方法。

为了实现上述目的，所采用的技术方案是：一种电力通信网络关键点识别的方法，包括以下步骤：

A)、计算整体电力通讯的可靠性，可靠性包括网络拓扑和设备可靠两个客观量化指标；然后归一化结果；

计算整个网络可靠性时的计算公式如下：

U_Net,all＝U_1,all+U_2,all

B)、逐一删除电力通信网络的每一个节点，并重新计算出新的网络可靠性，然后再归一化结果，减一取绝对值，得到该节点对应的重要性；

计算某一节点可靠性时的计算公式如下：

U_Net,j＝ω₁U_1,j+ω₂U_2,j

C)、按照每个节点绝对值大小进行排序，从而得到节点在整个电力通信网络重要性。

所述步骤A)计算整体电力通讯的可靠性，可靠性包括网络拓扑和设备可靠两个客观量化指标，然后归一化结果；其中网络拓扑由网络强度和网络紧密度构成，计算公式如下：

U_1,all＝S_1,all+S_2,all

所述设备可靠由数据包容错率与数据通道冗余度组成，计算公式如下：

U_2,j＝S_3,j+S_4,j。

所述步骤B)中的网络拓扑由节点强度和节点紧密度组成，其计算公式如下：

U_1,j＝S_1,j+S_2,j

设备可靠包括数据包容错率和设备冗余度，计算公式如下：

U_2,j＝S_3,j+S_4,j

所述节点强度的计算公式如下：

所述节点紧密度的计算公式如下：它反映的是除去第j个节点的网络的数据流影响力；

$S_{2,j}=\frac{{\mathrm{DT}}_{all}-{\mathrm{DT}}_j}{{\mathrm{DT}}_{all}}.$

数据包容错率的计算公式如下所示，它反映的是在没有第j个节点的网络的正确传输数据流的能力；然后按照如下计算公式进行归一化，确定没有该节点的容错率：

设备陈冗余度的计算公式如下所示，它反映的是除去第j个节点对于网络中的数据通道冗余度；然后按照如下公式进行归一化，得到该除去该节点的数据流传输的设备冗余度：

所述步骤C)通过以下公式计算第j个节点的可靠性为用原先的网络可靠性减去出去第j个节点的网络可靠性：

Im_j＝|U_Net,all-U_Net,j|，对所有的Im_j进行排序，排列出最重要的节点，输出。

本发明在采用上述算法对多个电力通信网络的节点进行计算后将其与专家分析法以及带宽加权的电力通信网节点重要性评价方法进行比较， 发现本发明与上述两种方法之间的平均误差值仅为7.6％，低于10％，本发明降低了成本支出，再结合程序时，能够快速从众多节点中得出优先维修的顺序，能够快速通过顺序，实现通讯网络能够在最短时间内恢复，值得应用与推广。

附图说明

图1为本发明实施例的整体流程图；

具体实施方式

以下结合图1具体说明本发明的具体算法：

本发明的主要步骤如下：

1.计算完整网络可靠性；

可靠性包括网络拓扑和设备可靠两个客观量化指标。

计算整个网络可靠性时的计算公式如下：

U_Net,all＝U_1,all+U_2,all 式1

这里，U_Net,j中Net指的是现有网络的综合可靠性；all是指在全部节点都在工作时，整个符号意思是整个网络在全部节点都在工作时的综合可靠性；

U_1,all中1代表的是网络拓扑的指标，all是指全部节点都在工作，整个符号意思是网络拓扑部分在全部节点都在工作时的可靠性；

U_2,all中2代表的是设备可靠的指标，all是指全部节点都在工作，整个符号意思是设备可靠部分在全部节点都在工作时的可靠性。

1.1网络拓扑包括网络强度和网络紧密度两个客观量化指标，其计算公式如下：

U_1,all＝S_1,all+S_2,all 式2

S_1,all为网络强度，它反映的是整个网络的拓扑结构强度，这里归一化为1。对于网络中其它节点的拓扑影响力。

S_2,all为网络网络紧密度，它反映的是整个网络中数据流影响力。这里归一化为1。

1.2设备可靠包括有数据包容错率和数据通道冗余度两个客观量化指标，其计算公式如下：

U_2,j＝S_3,j+S_4,j 式3

S_3,j是节点强度，它反映的是网络之间数据包错误率。这里归一化为1。

S_4,j是设备冗余度，它反映的是网络之间数据通道冗余度。这里归一化为1。

2.计算某个节点的网络可靠性：

某个节点的网络可靠性包括缺少该节点的网络拓扑和设备可靠两个客观量化指标。

计算缺少某个节点时的网络可靠性时的计算公式如下：

U_Net,j＝ω₁U_1,j+ω₂U_2,j 式4

这里，U_Net,j中Net指的是现有网络的综合可靠性；j是指在缺少第j个节点，别的节点都在工作时的网络，整个符号意思是整个网络在缺少第j个节点，别的节点都在工作时网络的综合可靠性；

ω₁是网络拓扑客观量化指标的权值，与式1中一致；

ω₂是设备可靠客观量化指标的权值，与式1中一致；

U_{1 ， j}中1代表的是网络拓扑的可靠性，j是指在缺少第j个节点，别的节点都在工作时的网络，整个符号意思是整个网络在缺少第j个节点，别的节点都在工作时网络的网络拓扑可靠性；

U_2,j中2代表的是设备可靠的指标，j是指在缺少第j个节点，别的节点都在工作时的网络，整个符号意思是整个网络在缺少第j个节点，别的节点都在工作时网络的设备可靠可靠性；

2.1网络拓扑包括节点强度和节点紧密度两个客观量化指标，其计算公式如下：

U_1,j＝S_1,j+S_2,j 式5

2.1.1节点强度的计算公式如式6，它反映的是一个节点对于网络中其它节点的拓扑影响力。

式6

其中，S_1,j中1表示的是节点强度，j表示的是第j个节点，整个符号表示的是除第j节点之外的网络中的网络拓扑的强度。

n代表的是n个节点的网络。

代表的是j节点的直接临域。

w_Gx,y中Gx,y表示的是第x个节点和第y个节点是否有连接，如果有，w为1，如果没有，w为0。

为所有节点之间的连接权值之和。

为与第j个节点直接连接的权值之和。

2.1.2节点紧密度的计算公式如式7，它反映的是除去第j个节点的网络的数据流影响力。

具体而言，统计1年的数据流量，判断数据包的大小和始发点，得到节点之间的关系。

$S_{2,j}=\frac{{\mathrm{DT}}_{all}-{\mathrm{DT}}_j}{{\mathrm{DT}}_{all}}$ 式7

其中，S_2,j中2表示的是节点紧密度，j表示的是第j个节点，整个符号表示的是个第j节点对于整个网络的数据流影响力。

DT_j代表的是在第j个节点的所有的收发的数据流流量。

DT_all代表的是该网络所有的数据流流量。

2.2设备可靠包括数据包容错率和设备冗余度两个客观量化指标，其计算公式如下：

U_2,j＝S_3,j+S_4,j 式8

2.2.1节点的数据包容错率计算公式如式9，它反映的是在没有第j个节点的网络的正确传输数据流的能力。

具体而言，统计1年的错误数据流量，判断错误数据包的大小和始发点，得到节点之间的关系。

${\mathrm{SO}}_{3,j}=\frac{{\mathrm{DE}}_{all}-{\mathrm{DE}}_j}{{\mathrm{DE}}_{all}}$ 式9

其中，SO_3,j中2表示的是节点错误率，j表示的是第j个节点，整个符号表示的是在没有第j节点在整个网络的数据流正确传输的能力。

DE_j代表的是在第j个节点的所有的收发的错误数据流流量。

DE_all代表的是该网络所有的错误数据流流量。

然后把所有的数据按照式10归一化，得到在没有该节点的容错率。

$S_{3,j}=\frac{1-{\mathrm{SO}}_{3,j}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}(1-{\mathrm{SO}}_{3,j})}$ 式10

2.2.2设备冗余度的计算公式如式11所示，它反映的是除去第j个节点对于网络中的数据通道冗余度。

具体而言，统计1年的真实数据流量，判断第j个节点的作为始发点的平均数据传输率，得到节点之间的关系。

${\mathrm{SO}}_{4,j}=\frac{{\mathrm{DT}}_j}{{\mathrm{DC}}_j}$ 式11

其中，SO_4,j中2表示的是设备冗余度，j表示的是第j个节点，整个符号表示的是个第j节点在整个网络的数据流传输的设备冗余度。

DT_j代表的是在第j个节点的所有的收发的数据流流量。

DC_j代表的是该节点最大的传输能力。

然后把所有的数据按照式12归一化，得到该除去该节点的数据流传输的设备冗余度。

$S_{4,j}=\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left({\mathrm{SO}}_{4,j}\right)-{\mathrm{SO}}_{4,j}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left({\mathrm{SO}}_{4,j}\right)}$ 式12

3.如式13所示，计算第j个节点的可靠性为用原先的网络可靠性减去出去第j个节点的网络可靠性：

Im_j＝|U_Net,all-U_Net,j| 式13

4.对所有的Im_j进行排序，排列出最重要的节点，输出。

本发明在采用上述算法对多个电力通信网络的节点进行计算后将其与专家分析法以及带宽加权的电力通信网节点重要性评价方法进行比较，发现本发明与上述两种方法之间的平均误差值仅为7.6％，低于10％，本发明降低了成本支出，再结合程序时，能够快速从众多节点中得出优先维修的顺序，能够快速通过顺序，实现通讯网络能够在最短时间内恢复，值得应用与推广。

Claims (7)

1.一种电力通信网络关键点识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)、计算整体电力通讯的可靠性，可靠性包括网络拓扑和设备可靠两个客观量化指标；然后归一化结果；

计算整个网络可靠性时的计算公式如下：

U_Net,all＝U_1,all+U_2,all

B)、逐一删除电力通信网络的每一个节点，并重新计算出新的网络可靠性，然后再归一化结果，减一取绝对值，得到该节点对应的重要性；

计算某一节点可靠性时的计算公式如下：

U_Net,j＝ω₁U_1,j+ω₂U_2,j

C)、按照每个节点绝对值大小进行排序，从而得到节点在整个电力通信网络重要性。

2.如权利要求1所述的电力通信网络关键点识别的方法，其特征在于：所述步骤A)计算整体电力通讯的可靠性，可靠性包括网络拓扑和设备可靠两个客观量化指标，然后归一化结果；其中网络拓扑由网络强度和网络紧密度构成，计算公式如下：

U_1,all＝S_1,all+S_2,all

所述设备可靠由数据包容错率与数据通道冗余度组成，计算公式如下：

U_2,j＝S_3,j+S_4,j。

3.如权利要求2所述的电力通信网络关键点识别的方法，其特征在于：所述步骤B)中的网络拓扑由节点强度和节点紧密度组成，其计算公式如下：

U_1,j＝S_1,j+S_2,j

设备可靠包括数据包容错率和设备冗余度，计算公式如下：

U_2,j＝S_3,j+S_4,j 。

4.如权利要求3所述的电力通信网络关键点识别的方法，其特征在于：所述节点强度的计算公式如下：

所述节点紧密度的计算公式如下：它反映的是除去第j个节点的网络的数据流影响力；

5.如权利要求3所述的电力通信网络关键点识别的方法，其特征在于：数据包容错率的计算公式如下所示，它反映的是在没有第j个节点的网络的正确传输数据流的能力；然后按照如下计算公式进行归一化，确定没有该节点的容错率：

6.如权利要求3所述的电力通信网络关键点识别的方法，其特征在于：设备陈冗余度的计算公式如下所示，它反映的是除去第j个节点对于网络中的数据通道冗余度；然后按照如下公式进行归一化，得到该除去该节点的数据流传输的设备冗余度：

7.如权利要求1所述的电力通信网络关键点识别的方法，其特征在于：所述步骤C)通过以下公式计算第j个节点的可靠性为用原先的网络可 靠性减去出去第j个节点的网络可靠性：

Im_j＝|U_Net,all-U_Net,j|，对所有的Im_j进行排序，排列出最重要的节点，输出。