CN108092822B - 一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统。所述恢复方法及系统在电力通信网大规模故障且恢复资源有限时，能够根据故障链路距离资源性价比值的大小对电力通信网的故障链路进行恢复，从而保证性价比较高的故障链路可以先恢复，使故障后的电力通信网可以承载更多的电力业务，促使整个电力通信网恢复进程能够有的放矢地进行，从而保证电力通信网的安全稳定运行。

Description

一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统通信技术领域，特别是涉及一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统。

背景技术

随着电力通信网络规模和复杂性的持续增加，网络发生大规模毁坏的可能性也相应增加。网络发生大规模毁坏后的恢复工作需要大量的人力、物力和财力，而恢复资源往往无法一次性完全提供，导致网络的恢复工作无法全面展开，从而恢复工作无法有的放矢的进行。

当前电力通信网应对大规模故障后的修复工作取得了一定的成果，但也存在着一些问题。比如在自然灾害中，对电力调度自动化通信网络的保护主要以预防为主，一方面在建设电力通信网时要考虑到自然灾害对通信网的破坏，以期在发生自然灾害的时候将损失降至最低，另一方面是预先做好防范措施，对可能发生的灾害提前给出恢复方案，并配置在网络中，一旦发生故障，立即对故障区域更换备用配置。但是，电力通信网在自然灾害等事件中发生大规模故障后，往往伴随着大面积通信线路和基础设施的毁坏，极易导致各变电站与调度中心失去联系，这时想要依靠调度中心去恢复受损的网络往往是不可行的。因此，仅仅依靠提前预防是不可靠的，要想减少电力通信网的损失，还要在短时间内利用有限的恢复资源使受损的网络拓扑尽量连通，这样才能保证电力通信网中存活的电力业务数量更多。因此，在电力通信网大规模故障后，如何快速修复网络中高性价比的受损设备，恢复重要业务，保证电力通信网安全稳定地运行，是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统，能够在电力通信网大规模故障且恢复资源有限时，根据故障链路性价比的大小对电力通信网进行恢复，保证性价比较高的故障链路可以先恢复，从而保证电力通信网安全稳定地运行。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电力通信网故障链路的恢复方法，所述恢复方法包括：

获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值；

按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述g条故障链路进行排序，获得故障链路序列；

计算恢复所述故障链路序列中的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和；其中1≤k≤g-1；

判断所述第一恢复资源总和是否大于可用的总恢复资源，获得第一判断结果；

当所述第一判断结果为是时，计算恢复第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和；

判断所述第二恢复资源总和是否小于所述可用的总恢复资源，获得第二判断结果；

当所述第二判断结果为是时，按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路。

可选的，所述获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值，具体包括：

获取所述电力通信网中损毁的g条故障链路；每条所述故障链路表示为 (i,j)，其中i表示所述故障链路的第一节点，j表示所述故障链路的第二节点；

计算所述故障链路(i,j)到控制中心的距离d_ij；

获取恢复所述故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源r_ij；

根据距离资源性价比公式p_ij＝1/(r_ij*d_ij)计算所述故障链路(i,j)的距离资源性价比值p_ij。

可选的，在所述获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值之前，还包括：

建立所述电力通信网的故障链路恢复选择模型；所述故障链路恢复选择模型包括：

目标函数：

式中f_θ表示业务θ是否在电力通信网的网络拓扑中找到路径，f_θ∈{0,1}； f_θ＝0表示业务θ未在电力通信网的网络拓扑中找到路径；f_θ＝1表示业务θ在电力通信网的网络拓扑中找到路径；Θ表示损毁业务集合；

业务完整性约束：

式中，

表示业务θ的传输路径是否占用链路(i,j)，

表示业务θ的传输路径被占用，

表示业务θ的传输路径未被占用； E∈E^DR∪E^R，E^DR表示故障链路被修复的集合；E^R表示未故障链路集合；s(θ)表示业务θ的源节点，t(θ)表示业务θ的目的节点；

带宽约束：

式中，b^θ表示业务θ的带宽，C_ij表示链路(i,j)的原始容量，s_ij表示链路(i,j) 毁坏后的容量；x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；

时延约束：

式中，t_ij表示链路(i,j)的延时，τ_θ表示业务θ的最大延时要求；

资源约束：

式中，E^D表示故障链路集合，x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；r_ij表示恢复故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源；R表示可用的总恢复资源；

变量约束：

式中，t(θ)表示业务θ的目的节点。

可选的，在所述按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路之后，还包括：

根据恢复后的所述第一条至第k条故障链路，采用最短路径算法获得所述电力通信网中损毁业务的恢复数量。

本发明还公开了一种电力通信网故障链路的恢复系统，所述恢复系统包括：

距离资源性价比值获取模块，用于获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值；

故障链路序列获取模块，用于按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述g条故障链路进行排序，获得故障链路序列；

第一恢复资源总和计算模块，用于计算恢复所述故障链路序列中的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和；其中1≤k≤g-1；

第一判断结果获取模块，用于判断所述第一恢复资源总和是否大于可用的总恢复资源，获得第一判断结果；

第二恢复资源总和计算模块，用于当所述第一判断结果为是时，计算恢复第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和；

第二判断结果获取模块，用于判断所述第二恢复资源总和是否小于所述可用的总恢复资源，获得第二判断结果；

故障链路恢复模块，用于当所述第二判断结果为是时，按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路。

可选的，所述距离资源性价比值获取模块具体包括：

故障链路获取单元，用于获取所述电力通信网中损毁的g条故障链路；每条所述故障链路表示为(i,j)，其中i表示所述故障链路的第一节点，j表示所述故障链路的第二节点；

故障链路距离计算单元，用于计算所述故障链路(i,j)到控制中心的距离d_ij；

故障链路恢复资源获取单元，用于获取恢复所述故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源r_ij；

距离资源性价比值获取单元，用于根据距离资源性价比公式p_ij＝1/(r_ij*d_ij) 计算所述故障链路(i,j)的距离资源性价比值p_ij。

可选的，所述恢复系统还包括故障链路恢复选择模型建立模块，用于建立所述电力通信网的故障链路恢复选择模型；所述故障链路恢复选择模型包括：

目标函数：

式中f_θ表示业务θ是否在电力通信网的网络拓扑中找到路径，f_θ∈{0,1}； f_θ＝0表示业务θ未在电力通信网的网络拓扑中找到路径；f_θ＝1表示业务θ在电力通信网的网络拓扑中找到路径；Θ表示损毁业务集合；

业务完整性约束：

式中，

表示业务θ的传输路径是否占用链路(i,j)，

表示业务θ的传输路径被占用，

表示业务θ的传输路径未被占用； E∈E^DR∪E^R，E^DR表示故障链路被修复的集合；E^R表示未故障链路集合；s(θ)表示业务θ的源节点，t(θ)表示业务θ的目的节点；

带宽约束：

式中，b^θ表示业务θ的带宽，C_ij表示链路(i,j)的原始容量，s_ij表示链路(i,j) 毁坏后的容量；x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；

时延约束：

式中，t_ij表示链路(i,j)的延时，τ_θ表示业务θ的最大延时要求；

资源约束：

式中，E^D表示故障链路集合，x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；r_ij表示恢复故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源；R表示可用的总恢复资源；

变量约束：

式中，t(θ)表示业务θ的目的节点。

可选的，所述恢复系统还包括损毁业务恢复数量获取模块，用于根据恢复后的所述第一条至第k条故障链路，采用最短路径算法获得所述电力通信网中损毁业务的恢复数量。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统，所述恢复方法及系统在电力通信网大规模故障且恢复资源有限时，能够根据故障链路距离资源性价比值的大小对电力通信网的故障链路进行恢复，从而保证性价比较高的故障链路可以先恢复，使故障后的电力通信网可以承载更多的电力业务，促使整个电力通信网恢复进程能够有的放矢地进行，从而保证电力通信网的安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电力通信网故障链路的恢复方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的节点结构示意图；

图3为本发明提供的恢复方法与中心距离法和局部最优法的结果对比图；

图4为本发明提供的一种电力通信网故障链路的恢复系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统，在电力通信网大规模故障且恢复资源有限时，通过计算各故障链路的距离资源性价比值，选择一个最佳的故障链路组合对电力通信网进行恢复，从而使网络中生存的业务数量最多，保证电力通信网安全运行。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

电力通信网络具有非常明显的电力行业特色，其中运行电力调度自动化等业务具有鲜明的汇聚特性，在对故障后的电力通信网进行修复时应该充分考虑其特性。本发明提供的电力通信网故障链路的恢复方法首先要建立大规模电力通信网故障链路恢复选择模型，再根据该选择模型求解故障链路恢复的组合。

为了使大规模电力通信网络中幸存的业务数量最大化，本发明所述的电力通信网故障链路的恢复方法设定了如下的目标函数：

式中f_θ表示业务θ是否在电力通信网的网络拓扑中找到路径，f_θ∈{0,1}

。 f_θ＝0表示业务θ未在电力通信网的网络拓扑中找到路径，也就表示该业务θ未被恢复；f_θ＝1表示业务θ在电力通信网的网络拓扑中找到路径，也就表示该业务θ被恢复。Θ表示损毁业务集合。此式(1)即表示在电力通信网中被恢复的损毁业务θ的数量的最大值。

建立所述目标函数的约束条件，具体如下：

(1)建立所述目标函数的业务完整性约束：

式中，

表示业务θ的传输路径是否占用链路(i,j)，

表示业务θ的传输路径被占用，

表示业务θ的传输路径未被占用。 E∈E^DR∪E^R，E^DR表示故障链路被修复的集合；E^R表示未故障链路集合；s(θ)表示业务θ的源节点，t(θ)表示业务θ的目的节点。Θ表示损毁业务集合。

(2)建立所述目标函数的带宽约束：

式中，b^θ表示业务θ的带宽，C_ij表示链路(i,j)的原始容量，s_ij表示链路(i,j) 毁坏后的容量；x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；

(3)建立所述目标函数的时延约束：

式中，t_ij表示链路(i,j)的延时，τ_θ表示业务θ的最大延时要求。

(4)建立所述目标函数的资源约束：

式中，E^D表示故障链路集合，x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复。r_ij表示恢复故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源。R表示可用的总恢复资源。

(5)建立所述目标函数的变量约束：

式中，t(θ)表示业务θ的目的节点。此式(6)表示若业务θ找到路径，j＝t(θ) 时，

则f_θ＝1；若业务θ未找到路径，j＝t(θ)时，

则f_θ＝0。

本发明中所述的业务θ即为一条业务流，其中每条业务流(业务θ)均由一条或多条链路组成。例如对于业务流(1，5，20)即是由链路(1，5)和链路(5，20)组成，源节点为1，目的节点为20。假设寻找到的路径为1->5->20，链路(5，20)是路径上的一部分，没有故障损毁，在这里j＝20，则说明这个业务流成功找到了路径。损毁业务是指由于链路故障损毁导致该业务流无法在满足约束条件的情况下找到合适路径的路由。当业务θ包括的一条或多条链路故障时，该业务θ就称为损毁业务。

所述目标函数与其约束条件(包括业务完整性约束、带宽约束、时延约束、资源约束和变量约束)共同组成所述大规模电力通信网故障链路恢复选择模型，为了根据该选择模型求解故障链路恢复组合，本发明提供了一种电力通信网故障链路的恢复方法及系统。

图1为本发明提供的一种电力通信网故障链路的恢复方法的方法流程图。参见图1，本发明所述的一种电力通信网故障链路的恢复方法，具体包括：

步骤101：获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值。

所述步骤101具体包括：

获取所述电力通信网中损毁的g条故障链路；每条所述故障链路表示为 (i,j)，其中i表示所述故障链路的第一节点，j表示所述故障链路的第二节点。所述获取所述电力通信网中损毁的g条故障链路的方法具体为：

设存在业务流(i,j)，i为源节点，j为目的节点；最大延时要求为τ_θ；业务的传输带宽为b^θ；各节点的邻接矩阵为E_ij；所述电力通信网中节点的个数为N；节点状态数组为S[n]，S[n]∈{0,1}，S[n]＝1表示节点被选取，S[n]＝0表示节点未被选取；各节点n到中心节点的距离数组为D[n]；路径数组为P[n]，其中P[n] 的值表示节点n作为中心节点时，距离节点n最近的节点。

步骤1：初始化节点状态数组S[n]＝0，各节点到中心节点的距离数组 D[n]＝0。

步骤2：令S[i]＝1，D[n]＝E[i][n]，m＝0；

步骤3：找到满足条件argmin{uD[u]＞0}的节点u，令S[u]＝1；

步骤4：将u作为中心节点，并更新数组D[n]，如果D[n]＞D[u]+E[u][n]，令D[n]＝D[u]+E[u][n]，P[n]＝u，否则D[n]、P[n]不变；

步骤5：令m＝m+1，如果m＝N，转到步骤6；否则转到步骤3；

步骤6：更新网络，若b^θ-C_ij＜0，则令E_ij＝0；

步骤7：令k＝P[j],若E_kj＞0则转到步骤8；若E_kj＝0则转到步骤9；

步骤8：若k＝i，则转到步骤10；否则令j＝k，转到步骤7；

步骤9：寻找路径失败。

步骤10：寻找路径成功，目标函数值加1。

获取所有寻找路径失败的链路(i,j)作为所述电力通信网中损毁的g条故障链路；获取所有寻找路径成功的链路作为所述电力通信网中的幸存链路。

采用最短路径算法计算所述故障链路(i,j)到控制中心的距离d_ij，具体为：

设存在故障链路(i,j)，故障链路(i,j)到控制中心V的距离为V到节点j 的最短距离，节点的邻接矩阵为E_ij，所述电力通信网中节点的个数为N；节点状态数组为S[j]，S[j]∈{0,1}，S[j]＝1表示节点被选取，S[j]＝0表示节点未被选取；各节点j到中心节点的距离数组为D[j]。

步骤①：初始化节点状态数组S[j]＝0，各节点到中心节点的距离数组 D[j]＝0；

步骤②：令S[V]＝1，D[j]＝E[V][j]，h＝0；

步骤③：找到满足条件argmin{uD[u]＞0}的节点u，令S[u]＝1；

步骤④：将u作为中心节点，并更新数组D[j]，令D[j]＝min{D[j],D[u]+E[u][j]}，h＝h+1；

步骤⑤：如果h＝N，结束；否则转到步骤③。

结束后所得的数组D[j]即为所述故障链路(i,j)到控制中心V的距离d_ij。

获取恢复所述故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源r_ij。所述恢复资源r_ij＜C_ij。

根据距离资源性价比公式p_ij＝1/(r_ij*d_ij)计算所述故障链路(i,j)的距离资源性价比值p_ij。

步骤102：按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述g条故障链路进行排序，获得故障链路序列。

所述故障链路序列包括所述g条故障链路，所述故障链路序列中的任意第 k条故障链路的距离资源性价比值大于第k+1条故障链路的距离资源性价比值。

步骤103：计算恢复所述故障链路序列中的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和；其中1≤k≤g-1。

步骤104：判断所述第一恢复资源总和是否大于可用的总恢复资源R，获得第一判断结果。

当所述第一判断结果为否时，表示当前的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和未达到可用的总恢复资源R的上限，因此令k＝k+1，返回所述步骤103，继续计算第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和。

步骤105：当所述第一判断结果为是时，计算恢复第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和。

步骤106：判断所述第二恢复资源总和是否小于所述可用的总恢复资源R，获得第二判断结果。

当所述第二判断结果为否时，表示当前的第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和已经超过可用的总恢复资源R上限，因此令k＝k-1，返回所述步骤105，继续计算第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和。

步骤107：当所述第二判断结果为是时，按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路。

当所述第一判断结果和所述第二判断结果均为是时，即表示当前的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和大于所述可用的总恢复资源R，且当前第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和小于所述可用的总恢复资源R，即找到了所述可用的总恢复资源R限制范围内能够恢复的最大故障链路数量k。此时的所述第一条至第k条故障链路即为根据所述大规模电力通信网故障链路恢复选择模型求解出的故障链路恢复组合。

因此，采用本发明所述的电力通信网故障链路的恢复方法，能够按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述第一条至第k条故障链路进行恢复，从而保证性价比较高的故障链路可以先恢复，促使整个电力通信网恢复进程能够有的放矢地进行，保证电力通信网的安全稳定运行。

并且采用本发明的恢复方法求解出的所述第一条至第k条故障链路，是根据所述大规模电力通信网故障链路恢复选择模型求解出的最优故障链路恢复组合，因此可以使所述目标函数

获得最大值，也就是可以在可用的总恢复资源R允许的范围内，使电力通信网中损毁业务θ的恢复数量达到最大值。损毁业务θ的恢复数量越多，说明恢复的可进行通信的节点(变电站)越多，从而使故障后的电力通信网可以更大限度的承载更多的电力业务，最大程度保证电力通信网的安全稳定运行。

因此在所述按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路之后，还可以包括：

根据恢复后的所述第一条至第k条故障链路，采用最短路径算法获得所述电力通信网中损毁业务的恢复数量，具体为：

设存在业务流(i,j)，i为源节点，j为目的节点；最大延时要求为τ_θ；业务的传输带宽为b^θ；各节点的邻接矩阵为E_ij；所述电力通信网中节点的个数为N；节点状态数组为S[n]，S[n]∈{0,1}，S[n]＝1表示节点被选取，S[n]＝0表示节点未被选取；各节点n到中心节点的距离数组为D[n]；路径数组为P[n]，其中P[n] 的值表示节点n作为中心节点时，距离节点n最近的节点。

步骤1)：初始化节点状态数组S[n]＝0，各节点到中心节点的距离数组 D[n]＝0。

步骤2)：令S[i]＝1，D[n]＝E[i][n]，m＝0；

步骤3)：找到满足条件argmin{u|D[u]＞0}的节点u，令S[u]＝1；

步骤4)：将u作为中心节点，并更新数组D[n]，如果D[n]＞D[u]+E[u][n]，令D[n]＝D[u]+E[u][n]，P[n]＝u，否则D[n]、P[n]不变；

步骤5)：令m＝m+1，如果m＝N，转到步骤6；否则转到步骤3；

步骤6)：更新网络，若b^θ-C_ij＜0，则令E_ij＝0；

步骤7)：令k＝P[j],若E_kj＞0则转到步骤8；若E_kj＝0则转到步骤9；

步骤8)：若k＝i，则转到步骤10；否则令j＝k，转到步骤7；

步骤9)：寻找路径失败。

步骤10)：寻找路径成功，目标函数值加1。

最终获得的目标函数值即为所述电力通信网中损毁业务的恢复数量。所述电力通信网中损毁业务的恢复数量可以作为一个指标来衡量本发明所述的恢复方法的性能。

下面通过一个具体的实施例来说明本发明提供的一种电力通信网故障链路的恢复方法。图2为本发明实施例提供的节点结构示意图。参见图2，图2 中包括50个节点(1、2…50)，其中1节点表示控制中心，其余节点表示不同类型的变电站，两个相邻节点之间的距离均为1个单位长度。每两个相邻节点组成一条链路，共计85条链路，各链路及各链路的带宽如表1所示。

表1电力通信网中各链路及各链路的带宽

图2中的阴影部分表示受灾区域，由图2可知受灾区域中总共有37条链路被损毁，也就是有37条故障链路。表2给出了37条故障链路及恢复这37 条故障链路分别需要消耗的恢复资源。

表2各故障链路及恢复链路所需恢复资源

采用最短路径算法求得的各故障链路到控制中心的距离如表3所示。

表3各故障链路到控制中心的距离

根据故障链路距离资源性价比公式p_ij＝1/(r_ij*d_ij)，结合表2、表3中的距离和恢复资源数据，可得各故障链路的距离资源性价比值。例如故障链路(3， 8)到控制中心的距离d_(3,8)为2，修复所述故障链路(3，8)需要消耗的恢复资源r_(3,8)为1单位，则根据所述距离资源性价比公式p_ij＝1/(r_ij*d_ij)可得故障链路 (3，8)的距离资源性价比值p_(3,8)＝1/(r_(3,8)*d_(3,8))＝1/(1*2)＝0.5。同理可得其余故障链路的距离资源性价比值，如表4所示：

表4各故障链路的距离资源性价比值

故障链路	性价比值p<sub>ij</sub>	故障链路	性价比值p<sub>ij</sub>	故障链路	性价比值p<sub>ij</sub>
						(25,48)	0.333	(5,16)	0.1	(4,17)	0.042
(26,49)	0.333	(12,34)	0.067	(3,15)	0.036
						(3,13)	0.25	(21,44)	0.067	(5,18)	0.036
(3,12)	0.167	(27,50)	0.067	(5,17)	0.033
						(4,18)	0.167	(1,4)	0.167	(2,3)	0.063
(12,35)	0.111	(3,14)	0.083	(2,27)	0.028
						(22,44)	0.111	(4,14)	0.083	(4,13)	0.023
(4,15)	0.125	(27,49)	0.056	(4,19)	0.021
						(21,43)	0.083	(2,25)	0.071	(3,9)	0.019
(22,45)	0.083	(3,7)	0.071	(4,5)	0.031
						(26,48)	0.083	(25,47)	0.042
(28,50)	0.083	(4,16)	0.056

以表4中各故障链路的距离资源性价比值作为链路恢复的依据，在给定恢复资源总量R的情况下，性价比高的故障链路先得到恢复，具体为：

按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述g条故障链路进行排序，获得故障链路序列。

计算恢复所述故障链路序列中的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和；其中1≤k≤g-1；

判断所述第一恢复资源总和是否大于可用的总恢复资源R，获得第一判断结果；

当所述第一判断结果为是时，计算恢复第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和；

判断所述第二恢复资源总和是否小于所述可用的总恢复资源R，获得第二判断结果；

当所述第二判断结果为是时，按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路。所述第一条至第k条故障链路即为根据所述大规模电力通信网故障链路恢复选择模型求解出的故障链路恢复组合。

在本实施例中，所述可用的总恢复资源R分别设定为50、60、70、80、90、 100单位六种情况。在这六种情况下得到的故障链路恢复组合如表5中所示：

表5不同总恢复资源设定下的恢复链路组合及恢复的损毁业务个数

按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序，对所述故障链路恢复组合中的所述第一条至第k条故障链路进行恢复。例如对于总恢复资源R为50时的故障链路恢复组合(3,8)、(25,48)、(26,49)、(3,13)、(3,12)、(4,18)、(1,4)、 (4,15)、(12,35)、(22,44)、(2,26)、(5,16)、(3,4)，首先恢复故障链路(3,8)，然后恢复链路(25,48)，再恢复链路(26,49)......以此类推。

表5中的目标函数值即为故障链路恢复组合中的各条故障链路依次恢复后，电力通信网中得到恢复的损毁业务θ的数量，即所述目标函数

的值。

在求解目标函数时，常规方法可以用整数规划的方法求得模型的最优值，由于整数规划方法采用遍历可行解组合的形式来求解最优目标函数值，所以处理的数据量较大、复杂程度较高、得到结果的时间较慢，因此采用整数规划方法对电力通信网的大规模故障进行紧急修复并非最合理方案。而本发明采用启发式算法思想提出的电力通信网故障链路的恢复方法，计算复杂度较低、得出结果的时间较快，是一种近似最优解方案，因此本发明提供的电力通信网故障链路的恢复方法能较好的解决电力通信网的大规模网络故障恢复问题。

为了验证本发明提供的电力通信网故障链路的恢复方法的性能，将本发明提出的恢复方法与中心距离法和局部最优法所得的结果进行比较，并与模型的最优值进行对比。中心距离法是指将故障链路与控制中心的距离作为指标，越靠近调度中心受损链路越先恢复。局部最优法是指假设每次只恢复一条故障链路，修复该故障链路可以恢复最多的受损业务。图3为本发明提供的恢复方法与中心距离法和局部最优法的结果对比图。图3中的横坐标为总恢复资源，纵坐标为恢复的损毁业务数量。图3中的曲线301为模型的最优值。曲线302 为本发明提供的恢复方法恢复的损毁业务数量。曲线303为中心距离法恢复的损毁业务数量。曲线304为局部最优法恢复的损毁业务数量。从图3中可以看出，在提供的总恢复资源一定的情况下，采用本发明提供的电力通信网故障链路的恢复方法，相较中心距离法和局部最优法来说，能够恢复更多的损毁业务数量，采用本发明提供的电力通信网故障链路的恢复方法恢复的损毁业务数量最接近模型最优值。

因此，采用本发明提供的电力通信网故障链路的恢复方法，根据距离资源性价比值选择故障链路恢复组合，能够在资源有限的情况下，使受损的业务数量最大化的得到恢复，从而使故障后的电力通信网能够最大限度的承载更多的电力业务，最大程度保证电力通信网的安全稳定运行。

本发明还公开了一种电力通信网故障链路的恢复系统。图4为本发明提供的一种电力通信网故障链路的恢复系统的结构示意图。所述恢复系统包括：

距离资源性价比值获取模块401，用于获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值；

故障链路序列获取模块402，用于按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述n条故障链路进行排序，获得故障链路序列；

第一恢复资源总和计算模块403，用于计算恢复所述故障链路序列中的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和；其中1≤k≤g-1；

第一判断结果获取模块404，用于判断所述第一恢复资源总和是否大于可用的总恢复资源，获得第一判断结果；

第二恢复资源总和计算模块405，用于当所述第一判断结果为是时，计算恢复第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和；

第二判断结果获取模块406，用于判断所述第二恢复资源总和是否小于所述可用的总恢复资源，获得第二判断结果；

故障链路恢复模块407，用于当所述第二判断结果为是时，按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路。

可选的，所述距离资源性价比值获取模块401具体包括：

故障链路获取单元，用于获取所述电力通信网中损毁的g条故障链路；每条所述故障链路表示为(i,j)，其中i表示所述故障链路的第一节点，j表示所述故障链路的第二节点；

故障链路距离计算单元，用于计算所述故障链路(i,j)到控制中心的距离d_ij；

故障链路恢复资源获取单元，用于获取恢复所述故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源r_ij；

距离资源性价比值获取单元，用于根据距离资源性价比公式p_ij＝1/(r_ij*d_ij) 计算所述故障链路(i,j)的距离资源性价比值p_ij。

可选的，所述恢复系统还包括故障链路恢复选择模型建立模块，用于建立所述电力通信网的故障链路恢复选择模型；所述故障链路恢复选择模型包括：

目标函数：

式中f_θ表示业务θ是否在电力通信网的网络拓扑中找到路径，f_θ∈{0,1}； f_θ＝0表示业务θ未在电力通信网的网络拓扑中找到路径；f_θ＝1表示业务θ在电力通信网的网络拓扑中找到路径；Θ表示损毁业务集合；

业务完整性约束：

式中，

表示业务θ的传输路径是否占用链路(i,j)，

表示业务θ的传输路径被占用，

表示业务θ的传输路径未被占用； E∈E^DR∪E^R，E^DR表示故障链路被修复的集合；E^R表示未故障链路集合；s(θ)表示业务θ的源节点，t(θ)表示业务θ的目的节点；

带宽约束：

式中，b^θ表示业务θ的带宽，C_ij表示链路(i,j)的原始容量，s_ij表示链路(i,j) 毁坏后的容量；x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；

时延约束：

式中，t_ij表示链路(i,j)的延时，τ_θ表示业务θ的最大延时要求；

资源约束：

式中，E^D表示故障链路集合，x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；r_ij表示恢复故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源；R表示可用的总恢复资源；

变量约束：

式中，t(θ)表示业务θ的目的节点。

可选的，所述恢复系统还包括损毁业务恢复数量获取模块，用于根据恢复后的所述第一条至第k条故障链路，采用最短路径算法获得所述电力通信网中损毁业务的恢复数量。

因此，采用本发明所述的电力通信网故障链路的恢复系统，能够按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述第一条至第k条故障链路进行恢复，从而保证性价比较高的故障链路可以先恢复，促使整个电力通信网恢复进程能够有的放矢地进行，保证电力通信网的安全稳定运行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种电力通信网故障链路的恢复方法，其特征在于，所述恢复方法包括：

获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值；

按照所述距离资源性价比值从大到小的顺序对所述g条故障链路进行排序，获得故障链路序列；

计算恢复所述故障链路序列中的第一条至第k+1条故障链路需要消耗的第一恢复资源总和；其中1≤k≤g-1；

判断所述第一恢复资源总和是否大于可用的总恢复资源，获得第一判断结果；

当所述第一判断结果为是时，计算恢复第一条至第k条故障链路需要消耗的第二恢复资源总和；

判断所述第二恢复资源总和是否小于所述可用的总恢复资源，获得第二判断结果；

当所述第二判断结果为是时，按照所述故障链路序列依次恢复所述第一条至第k条故障链路；

所述获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值，具体包括：

获取所述电力通信网中损毁的g条故障链路；每条所述故障链路表示为(i,j)，其中i表示所述故障链路的第一节点，j表示所述故障链路的第二节点；

计算所述故障链路(i,j)到控制中心的距离d_ij；

获取恢复所述故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源r_ij；

根据距离资源性价比公式p_ij＝1/(r_ij*d_ij)计算所述故障链路(i,j)的距离资源性价比值p_ij。

2.根据权利要求1所述的电力通信网故障链路的恢复方法，其特征在于，在所述获取电力通信网中g条故障链路的距离资源性价比值之前，还包括：

建立所述电力通信网的故障链路恢复选择模型；所述故障链路恢复选择模型包括：

目标函数：

式中f_θ表示业务θ是否在电力通信网的网络拓扑中找到路径，f_θ∈{0,1}；f_θ＝0表示业务θ未在电力通信网的网络拓扑中找到路径；f_θ＝1表示业务θ在电力通信网的网络拓扑中找到路径；Θ表示损毁业务集合；

业务完整性约束：

式中，

表示业务θ的传输路径是否占用链路(i,j)，

表示业务θ的传输路径被占用，

表示业务θ的传输路径未被占用；E∈E^DR∪E^R，E^DR表示故障链路被修复的集合；E^R表示未故障链路集合；s(θ)表示业务θ的源节点，t(θ)表示业务θ的目的节点；

带宽约束：

式中，b^θ表示业务θ的带宽，C_ij表示链路(i,j)的原始容量；

时延约束：

式中，t_ij表示链路(i,j)的延时，τ_θ表示业务θ的最大延时要求；

资源约束：

式中，E^D表示故障链路集合，x_ij表示故障链路(i,j)是否被修复；x_ij∈{0,1}，x_ij＝1表示故障链路(i,j)被修复，x_ij＝0表示故障链路(i,j)未被修复；r_ij表示恢复故障链路(i,j)需要消耗的恢复资源；R表示可用的总恢复资源；

变量约束：

式中，t(θ)表示业务θ的目的节点。

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