CN109495332B - 一种电力通信网络健康状态评估分析方法 - Google Patents

一种电力通信网络健康状态评估分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力通信网络健康状态评估分析方法，涉及电力通信技术领域。所述方法包括：S1，构建目标电力通信网络的健康度指标树；指标树中包括一级指标、二级指标和三级指标；S2，获得S1中各个三级指标和各个二级指标的权重值；S3，获取目标电力通信网络任意一段时间内实际运行过程中的运行基础参数值，在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标值，接着计算二级指标值，最后计算一级指标值，一级指标值即为目标电力通信网络的健康度，完成目标电力通信网络健康状态评估。本发明有效地评价网络中设备和光缆以及网络架构的健康度，然后通过健康度计算故障时长、故障频次和网架冗余度，进而实现评价网络中存在的故障对网络系统产生的影响。

Description

一种电力通信网络健康状态评估分析方法
技术领域
本发明涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种电力通信网络健康状态评估分析方法。
背景技术
通信网络健康状态评估是网络性能评估在网络故障预测和健康管理领域的应用，是网络实现智能维护的重要组成部分。网络性能评估工作不仅对正确评价通信网络现状、优化网络结构、提高供电安全性和可靠性具有巨大的现实意义，还有利于通信网络各项数据的规范化管理，优化投资结构，提高企业的经济效益和社会效益。
目前，我国在通信网络性能评估方面的深入研究较少，评估时通常只考察一些简单的技术性能指标，如资源利用率、保护成功率等。缺少系统、科学、实用的评价指标，不仅导致规划人员对通信网络性能缺乏全面的认识，也不便于运维工作。网络健康度旨在反映某个设备、某根光缆的状态对整个网络健康度的影响，整个网络系统的健康度由系统中各个设备、链路以及拓扑的健康度来构成。因此，急需一种方法用于设计相应的健康度指标以便于能够有效地评价网络中设备和光缆以及网络架构的健康度，然后通过健康度计算故障时长、故障频次和网架冗余度，进而实现评价网络中存在的故障对网络系统产生的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力通信网络健康状态评估分析方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明所述电力通信网络健康状态评估分析方法，所述方法包括：
S1，构建目标电力通信网络的健康度指标树；
所述目标电力通信网络的健康度作为所述指标树的一级指标；
所述目标电力通信网络中的设备运行品质、光缆性能品质和网架健康度作为所述指标树的三个二级指标；
二级指标设备运行品质包含设备故障间隔率和设备缺陷间隔率两个三级指标；
二级指标光缆性能品质包含光缆段故障间隔率和光缆缺陷间隔率两个三级指标；
二级指标网架健康度包含网络平均直径、网络节点平均强度、节点成环率、网络平均聚集系数、网络平均距离、节点平均度数和网络连通度七个三级指标；
S2，获得S1中各个三级指标和各个二级指标的权重值；
S3，获取目标电力通信网络任意一段时间内实际运行过程中的运行基础参数值，在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标，然后再根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，最后再根据公式(1)计算一级指标值A，
A＝α11A1+α12A2+α13A3 (1)
其中，α11、α12、α13依次表示设备运行品质的权重值、光缆性能品质的权重值和网架健康度的权重值，A1、A2、A3依次表示设备运行品质的指标值、光缆性能品质的指标值和网架健康度的指标值；
所述一级指标值A即为目标电力通信网络的健康度，完成目标电力通信网络健康状态评估。
优选地，步骤S2中，获得S1中各个二级指标的权重值，具体按照下述步骤实现：
首先，获取多个监控目标电力通信网络的技术人员对任意一个二级指标相对重要性的评估；然后，制作一级指标的判断标度矩阵；接着，依据所述判断标度矩阵推断出不同技术人员评价的该二级指标的权重值，并判断得到的权重值是否符合一致性检验，如果满足，将得到的所有权重值的算术平均值作为该二级指标的最终权重值；如果不满足，则重新评估；
步骤S2中，获得S1中各个三级指标的权重值，具体按照下述步骤实现：
首先，获取多个监控目标电力通信网络的技术人员对任意一个三级指标相对重要性的评估；然后，制作该三级指标所对应的二级指标的判断标度矩阵；接着，依据所述判断标度矩阵推断出不同技术人员评价的该三级指标的权重值，并判断得到的权重值是否符合一致性检验，如果满足，将得到的所有权重值的算术平均值作为该三级指标的最终权重值；如果不满足，则重新评估。
优选地，步骤S3中，所述在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标，其中，设备故障间隔率A11和设备缺陷间隔率A12的计算公式为：
Figure BDA0001404571850000031
Figure BDA0001404571850000032
m是表示骨干网中光传输设备的数量，T表示月日历时长，单位min，TSDi表示设备i例行维护停运时长，TFoDi表示设备i故障持续时间，NFoDi表示设备i故障发生次数，TBoDi表示设备i关键性能越限时长，NBoDi表示设备i关键性能越限次数。
更优选地，步骤S3中，所述根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，其中，二级指标设备运行品质A1按照公式(4)计算：
A1＝β111A11+β212A12 (4)；
其中，β111、β212依次表示设备故障间隔率A11的权重值和设备缺陷间隔率A12的权重值。
优选地，步骤S3中，所述在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标，其中，光缆段故障间隔率A21和光缆缺陷间隔率A22的计算公式为：
Figure BDA0001404571850000041
Figure BDA0001404571850000042
其中，n表示骨干网中光缆段的数量，T表示月日历时长，单位min，TSFj表示光缆段j例行维护停运时长，TFoFj表示光缆段j故障持续时长，NFoFj表示光缆段j故障发生次数，TBoFj表示光缆段j衰减、色散越限时长，NBoFj表示光缆段j光衰、色散减越限次数。
更优选地，步骤S3中，所述根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，其中，二级指标光缆性能品质A2按照公式(7)计算：
A2＝β121A21+β222A22 (7)；
其中，β121、β222依次表示光缆段故障间隔率A21的权重值和光缆缺陷间隔率A22的权重值。
优选地，所述根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，其中，二级指标网架健康度A3按照公式(8)计算：
Figure BDA0001404571850000051
其中，A31为网络平均直径、A32为网络节点平均强度、A33为节点成环率，A34为网络平均聚集系数，A35为网络平均距离、A36为节点平均度数，A37为网络连通度；β131、β232，β333、β434、β535、β636、β737依次为网络平均直径A31、网络节点平均强度A32、节点成环率A33、网络平均聚集系数A34、网络平均距离A35、节点平均度数A36，网络连通度A37的权重值，NUM＝5，Num1＝9。
优选地，所述网络平均直径A31的计算公式为公式(9)：
Figure BDA0001404571850000052
公式(9)中D表示目标电力通信网络中任意两节点之间距离的最大值；Cn 2表示第n条光缆段上的节点个数，C表示网络中的节点数，n表示光缆段数；
所述网络节点平均强度A32的计算公式为公式(10)：
Figure BDA0001404571850000053
其中，G表示基于目标电力通信网络拓扑的邻接矩阵，W表示基于目标电力通信网络边权值的权值矩阵，NUM表示目标电力通信网络中网络节点个数，Dijkstra用于计算节点之间的最小路径长度以及最小路径的所经节点；
所述节点成环率A33的计算公式为公式(11)：
Figure BDA0001404571850000054
其中，Numc表示成环的网络节点数量；
所述网络平均聚集系数A34的计算公式为公式(12)：
Figure BDA0001404571850000055
所述网络平均距离A35的计算公式为公式(13)：
Figure BDA0001404571850000061
所述节点平均度数A36的计算公式为公式(14)：
Figure BDA0001404571850000062
所述网络连通度A37的计算公式为公式(15)：
Figure BDA0001404571850000063
其中，Z是混合割集，即Z中包括边和节点，去掉边和节点，就使图分为若干个部分。e、f表示目标电力通信网络中的任意两个节点。
本发明的有益效果是：
本发明从通信网络的运行状态、安全运行水平、故障情况以及调度、运行、检修几个方面综合考虑，基于设备运行品质、光缆性能品质和网架健壮度三个指标对通信网络健康状态进行评估。
本发明所述方法提出的通过建立电力通信网络指标树的形式以便于评估通信网络健康状态，本发明所述方法中分解分析二级指标设备运行品质、光缆性能品质和网架健康度，利用综合评价法得到指标体系的计算权重，再通过三级指标计算方法和网络运行参数，获得综合评估结果，最后评价当前电力通信网络健康优劣。
附图说明
图1是目标电力通信网络的健康度指标树的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
关于本申请的几项说明：
1、关于Dijkstra算法
在本发明中使用Dijkstra算法得最短路径及其所经节点，设计算法根据权值矩阵计算出各网络节点之间最短路径的权值和。
2、骨干网与电力通信网络：电力通信网络中包括所有传输网络；而骨干网是指通信网络中数据量传输较大、较常用的网络。
3、关于混合割集
割集，也叫做截集或截止集，它是导致顶上事件发生的基本事件的集合。也就是说事故树中一组基本事件的发生，能够造成顶上事件发生，这组基本事件就叫割集。引起顶上事件发生的基本事件的最低限度的集合叫最小割集。割集中包括割端集(点连通度)和割边集(线连通度)。
Z是割端集和割边集的混合集合，其中，如果去掉点和线的连通度，就可以确定网络连通度集。
实施例
本实施例所述电力通信网络健康状态评估分析方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，构建目标电力通信网络的健康度指标树；
所述目标电力通信网络的健康度作为所述指标树的一级指标；所述目标电力通信网络中的设备运行品质、光缆性能品质和网架健康度作为所述指标树的三个二级指标；二级指标设备运行品质包含设备故障间隔率和设备缺陷间隔率两个三级指标；二级指标光缆性能品质包含光缆段故障间隔率和光缆缺陷间隔率两个三级指标；二级指标网架健康度包含网络平均直径、网络节点平均强度、节点成环率、网络平均聚集系数、网络平均距离、节点平均度数和网络连通度七个三级指标；
S2，获得S1中各个三级指标和各个二级指标的权重值；
利用综合评价法，通过邀请多位专家根据各级指标相对重要性填写判断矩阵表格，通过计算获得各位专家对各级指标的权重，取算数平均值，即为最终指标权重。如表1所示，为最终各级指标的权重值。
表1各级指标权重值
Figure BDA0001404571850000081
S3.计算一级指标值A，完成目标电力通信网络健康状态评估
S31.在获得基准权重和指标体系架构之后，以目标电力通信网络一段时间内实际运行过程中收集目标电力通信网络的网络体系中与三级指标相关的运行基础参数值，如表2所示。
表2运行基础参数值
Figure BDA0001404571850000082
Figure BDA0001404571850000091
S32.在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标，计算公式为公式(2)、公式(3)、公式(5)、公式(6)、公式(9)至公式(15)，计算结果如表3所示：
表3三级指标值
三级指标 指标值 三级指标 指标值
设备故障间隔率A11 94.6％ 设备缺陷间隔率A12 90.6％
光缆段故障间隔率A21 86.2％ 光缆缺陷间隔率A22 90.3％
网络平均直径A31 25.5 网络节点平均强度A32 246.93
节点成环率A33 68.0％ 网络平均聚集系数A34 10.78％
网络平均距离A35 11.25 节点平均度数A36 3.4
网络连通度A37 2 —— ——
然后再根据三级指标及三级指标的权重值(如表1所示)计算三级指标相对应的二级指标，计算公式为公式(4)、公式(7)和公式(8)，计算结果为设备运行品质A1＝92.16％、光缆性能品质A2＝89.3％、网架健康度A3＝34.4％。
S33.根据公式(1)和表1中的二级指标的权重值，计算得到一级指标值A＝56.65％，一级指标值A即为网络的健康度指标值，实现了对电力通信网络健康度的有效评估。
A＝α11A1+α12A2+α13A3 (1)。
本实施例有效地评价网络中设备和光缆以及网络架构的健康度，然后通过健康度计算故障时长、故障频次和网架冗余度，进而实现评价网络中存在的故障对网络系统产生的影响。本实施例所述方法更系统、更科学、更实用，使用本发明所述方法对电力通信网络健康状态评估，在保证规划人员对电力通信网络性能全面认识的前提下，还能进行正常的运维工作。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明从通信网络的运行状态、安全运行水平、故障情况以及调度、运行、检修几个方面综合考虑，基于设备运行品质、光缆性能品质和网架健壮度三个指标对通信网络健康状态进行评估。
本发明所述方法提出的通过建立电力通信网络指标树的形式以便于评估通信网络健康状态，本发明所述方法中分解分析二级指标设备运行品质、光缆性能品质和网架健康度，利用综合评价法得到指标体系的计算权重，再通过三级指标计算方法和网络运行参数，获得综合评估结果，最后评价当前电力通信网络健康优劣。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种电力通信网络健康状态评估分析方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，构建目标电力通信网络的健康度指标树；
所述目标电力通信网络的健康度作为所述指标树的一级指标；
所述目标电力通信网络中的设备运行品质、光缆性能品质和网架健康度作为所述指标树的三个二级指标；
二级指标设备运行品质包含设备故障间隔率和设备缺陷间隔率两个三级指标；
二级指标光缆性能品质包含光缆段故障间隔率和光缆缺陷间隔率两个三级指标；
二级指标网架健康度包含网络平均直径、网络节点平均强度、节点成环率、网络平均聚集系数、网络平均距离、节点平均度数和网络连通度七个三级指标；
S2，获得S1中各个三级指标和各个二级指标的权重值；
S3，获取目标电力通信网络任意一段时间内实际运行过程中的运行基础参数值，在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标，然后再根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，最后再根据公式(1)计算一级指标值A，
A＝α11A1+α12A2+α13A3 (1)
其中，α11、α12、α13依次表示设备运行品质的权重值、光缆性能品质的权重值和网架健康度的权重值，A1、A2、A3依次表示设备运行品质的指标值、光缆性能品质的指标值和网架健康度的指标值；
所述一级指标值A即为目标电力通信网络的健康度，完成目标电力通信网络健康状态评估；
步骤S2中，获得S1中各个二级指标的权重值，具体按照下述步骤实现：
首先，获取多个监控目标电力通信网络的技术人员对任意一个二级指标相对重要性的评估；然后，制作一级指标的判断标度矩阵；接着，依据所述一级指标的判断标度矩阵推断出不同技术人员评价的该二级指标的权重值，并判断得到的二级指标的权重值是否符合一致性检验，如果满足，将得到的所有二级指标的权重值的算术平均值作为该二级指标的最终权重值；如果不满足，则重新评估；
步骤S2中，获得S1中各个三级指标的权重值，具体按照下述步骤实现：
首先，获取多个监控目标电力通信网络的技术人员对任意一个三级指标相对重要性的评估；然后，制作该三级指标所对应的二级指标的判断标度矩阵；接着，依据所述二级指标的判断标度矩阵推断出不同技术人员评价的该三级指标的权重值，并判断得到的三级指标的权重值是否符合一致性检验，如果满足，将得到的所有三级指标的权重值的算术平均值作为该三级指标的最终权重值；如果不满足，则重新评估；
步骤S3中，所述在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标，其中，设备故障间隔率A11和设备缺陷间隔率A12的计算公式为：
Figure FDA0003640394660000021
Figure FDA0003640394660000022
m是表示骨干网中光传输设备的数量，T表示月日历时长，单位是min，TSDi表示设备i例行维护停运时长，TFoDi表示设备i故障持续时间，NFoDi表示设备i故障发生次数，TBoDi表示设备i关键性能越限时长，NBoDi表示设备i关键性能越限次数；
步骤S3中，所述根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，其中，二级指标设备运行品质的指标值A1按照公式(4)计算：
A1＝β111A11+β212A12 (4)；
其中，β111、β212依次表示设备故障间隔率A11的权重值和设备缺陷间隔率A12的权重值；
步骤S3中，所述在运行基础参数值的基础上计算各个三级指标，其中，光缆段故障间隔率A21和光缆缺陷间隔率A22的计算公式为：
Figure FDA0003640394660000031
Figure FDA0003640394660000032
其中，n表示骨干网中光缆段的数量，T表示月日历时长，单位是min，TSFj表示光缆段j例行维护停运时长，TFoFj表示光缆段j故障持续时长，NFoFj表示光缆段j故障发生次数，TBoFj表示光缆段j衰减、色散越限时长，NBoFj表示光缆段j光衰、色散减越限次数；
步骤S3中，所述根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，其中，二级指标光缆性能品质的指标值A2按照公式(7)计算：
A2＝β121A21+β222A22 (7)；
其中，β121、β222依次表示光缆段故障间隔率A21的权重值和光缆缺陷间隔率A22的权重值；
所述根据三级指标及三级指标的权重值计算三级指标相对应的二级指标，其中，二级指标网架健康度的指标值A3按照公式(8)计算：
Figure FDA0003640394660000041
其中，A31为网络平均直径、A32为网络节点平均强度、A33为节点成环率、A34为网络平均聚集系数、A35为网络平均距离、A36为节点平均度数、A37为网络连通度；β131、β232、β333、β434、β535、β636、β737依次为网络平均直径A31、网络节点平均强度A32、节点成环率A33、网络平均聚集系数A34、网络平均距离A35、节点平均度数A36、网络连通度A37的权重值，NUM＝5，NUM1＝9；
所述网络平均直径A31的计算公式为公式(9)：
Figure FDA0003640394660000042
公式(9)中D表示目标电力通信网络中任意两节点之间距离的最大值；Cn 2表示从n条光缆段中任意选择2条光缆段的组合数，n表示光缆段数；
所述网络节点平均强度A32的计算公式为公式(10)：
Figure FDA0003640394660000043
其中，G表示基于目标电力通信网络拓扑的邻接矩阵，W表示基于目标电力通信网络边权值的权值矩阵，NUM表示目标电力通信网络中网络节点个数，Dijkstra用于计算节点之间的最小路径长度以及最小路径的所经节点；
所述节点成环率A33的计算公式为公式(11)：
Figure FDA0003640394660000044
其中，Numc表示成环的网络节点数量；
所述网络平均聚集系数A34的计算公式为公式(12)：
Figure FDA0003640394660000045
所述网络平均距离A35的计算公式为公式(13)：
Figure FDA0003640394660000051
所述节点平均度数A36的计算公式为公式(14)：
Figure FDA0003640394660000052
所述网络连通度A37的计算公式为公式(15)：
Figure FDA0003640394660000053
其中，Z是混合割集，即Z中包括边和节点，去掉边和节点，就使电力通信网络分为若干个部分。
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