CN111682962B - 一种电力数据网故障恢复方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开一种电力数据网故障恢复方法、系统及存储介质，所述方法包括：根据电力业务恢复带来收益相关的多个指标，计算每一种待恢复电力业务的优先级；计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性；根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复。本发明实施例分别计算每一个待恢复电力业务的优先级以及每一个网络节点的可靠性，当电力业务出现故障需要恢复时，为重要优先级高的电力业务分配可靠性高的网络节点资源，以避免导致恢复后的电力业务再次受到底层网络故障的影响，有效提高了电力数据网的故障恢复率。
Description
技术领域
本发明涉及电力数据网的故障管理领域，更具体地，涉及一种电力数据网故障恢复方法、系统及存储介质。
背景技术
在智能电网快速建设和应用的大背景下，各级电力公司开始大量建设电力通信网。其中电力数据通信网划分为底层网络和虚拟网络，每个虚拟网络为一种电力通信业务提供网络服务，实现电力通信业务的灵活调度、业务的动态部署和快速交付。
但是，随着电力数据网的快速发展，网络规模和电力通信业务都快速增长。这种背景下，电力数据网的故障数量也快速增加。为了保证电力通信业务的可靠性，在电力数据网底层网络发生故障时，如何对受影响的电力通信业务进行快速恢复，已成为一个急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的电力数据网故障恢复方法、系统及存储介质。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电力数据网故障恢复方法，包括：
根据电力业务恢复带来收益相关的多个指标，计算每一种待恢复电力业务的优先级，并按照优先级的大小对所有待恢复电力业务进行排序；
计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，按照可靠性的高低对所有的网络节点进行排序；
根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种电力数据网故障恢复系统，包括：
第一计算模块，用于根据电力业务恢复带来收益相关的多种指标，计算每一种待恢复电力业务的优先级，并按照优先级的大小对所有待恢复电力业务进行排序；
第二计算模块，用于计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，按照可靠性的高低对所有的网络节点进行排序；
分配模块，用于根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述电力数据网故障恢复方法。
本发明实施例提供的电力数据网故障恢复方法、系统及存储介质，分别计算每一个待恢复电力业务的优先级以及每一个网络节点的可靠性，当电力业务出现故障需要恢复时，为重要优先级高的电力业务分配可靠性高的网络节点资源，以避免导致恢复后的电力业务再次受到底层网络故障的影响，有效提高了电力数据网的故障恢复率。
附图说明
图1为本发明实施例的一种电力数据网故障恢复方法流程图；
图2为本发明实施例提供的电力数据网故障恢复方法与传统方法的故障恢复率比较示意图；
图3为本发明实施例提供的电力数据网故障恢复方法与传统方法的电力数据网收益比较示意图；
图4为本发明实施例提供的电力数据网故障恢复方法与传统方法的故障恢复时长比较示意图；
图5为本发明实施例的一种电力数据网故障恢复系统连接框图；
图6为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，提供了本发明实施例的一种电力数据网故障恢复方法，包括：
S1，根据电力业务恢复带来收益相关的多个指标，计算每一种待恢复电力业务的优先级，并按照优先级的大小对所有待恢复电力业务进行排序；
S2，计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，按照可靠性的高低对所有的网络节点进行排序；
S3，根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复。
可以理解的是，为解决传统的电力数据网故障时受影响电力通信业务恢复效率低的问题，本发明实施例分别计算每一个待恢复电力业务的优先级以及每一个网络节点的可靠性，当电力业务出现故障需要恢复时，为重要优先级高的电力业务分配可靠性高的网络节点资源，以避免导致恢复后的电力业务再次受到底层网络故障的影响，有效提高了电力数据网的故障恢复率。
作为一个可选的实施例，计算每一种待恢复电力业务的优先级包括：
使用熵权法计算每一个待恢复电力业务的每一个指标的权重值；
根据每一个待恢复电力业务的多个指标和每一个指标的权重值，计算每一个待恢复电力业务的优先级。
可以理解的是，在电力数据网的底层网络发生故障时，会影响承载在发生故障的底层网络资源上的电力业务。为了减少故障对电力业务的影响，需要尽快恢复受影响的电力业务。本发明实施例根据电力业务的特点，从业务的剩余时长、电力业务的经济收益两个方面，对受影响的电力业务进行分析和恢复。在电力业务的剩余时长方面，分析承载在故障底层网络上的所有业务的剩余时间ti。当某个业务的剩余时间越长，说明受影响程度越大。在电力业务的经济收益方面，分析承载在故障底层网络上的业务的恢复给电力公司带来的收益。
从待恢复电力业务恢复后带来的经济效益相关的多个指标对待恢复电力业务的优先级来进行分析，待恢复电力业务的优先级越高，表明该待恢复电力业务的重要性越高。
在本发明实施例中，使用熵权法对待恢复电力业务恢复后带来的经济效益相关的多个指标进行权重值的计算。然后根据每一个待恢复电力业务的多个指标的取值和每一个指标的权重值，计算每一个待恢复电力业务的优先级。
作为一个可选的实施例，恢复电力业务带来的收益的主要影响因素(即待恢复电力业务的多个指标)包括待恢复电力业务经过路径的跳数
所有链路的带宽之和/>
服务时长ti，使用/>
表示待恢复电力业务恢复之后带来的收益。待恢复电力业务经过路径的跳数/>
使用待恢复电力业务经过链路的跳数来衡量，待恢复电力业务经过的链路跳数越多，说明使用的资源数量越多，收益越高；所有链路的带宽之和/>
使用带宽来衡量，带宽越大，说明使用的资源越多；服务时长ti使用需要服务的时间来衡量，恢复后再次服务时间越长，收益越大。
本发明实施例从待恢复电力业务经过路径的跳数、所有链路的带宽之和、服务时长三个指标进行分析，为了客观评价各个指标的权重，下面使用熵权法计算每一个指标的权重值。
熵权法是从各个指标的信息量来衡量各个指标的权重，通过公式(1)计算指标j的熵值ej。公式中，N表示待评价对象(待恢复电力业务)的数量，N个待评价对象指标构成的决策矩阵使用R表示，元素rij∈R表示待评价对象i的第j个指标的取值，在此rij是指第i个待恢复电力业务的第j个指标，其中，j＝1,2,3。
基于各个指标的熵值ej，使用公式(2)计算各个指标的权重wj，其中，m表示指标的数量，m＝3。
从公式(2)可知，wj满足的约束条件为0≤wj≤1，
由m个指标构成的指标权重向量为W＝[w1,...,wj,...wm]。
作为一个可选的实施例，考虑到受影响的待恢复电力业务的各个指标取值范围不同，在求解待恢复电力业务的最终优先级时，使用同趋化函数
对各个待恢复电力业务进行均衡化处理。基于上述分析，使用公式(3)计算各待恢复业务的优先级。
其中，wn、wb、wt是根据熵权法确定的待恢复电力业务经过路径跳数、所有链路带宽之和和服务时长三个指标的权值。
由上述实施例计算得到每一个待恢复电力业务的优先级，按照优先级从高到低的顺序对多个待恢复电力业务进行排序。
作为一个可选的实施例，为了给重要业务分配可靠性高的底层网络资源，下面从网络节点的度、网络节点的中心度、网络节点间的接近度三个方面，分析网络节点的可靠性。具体的，计算电力数据网中每一个网络节点的度、网络节点的中心度和网络节点间的接近度和对应的权重值；根据每一个网络节点的度、网络节点的中心度和网络节点间的接近度和对应的权重值，计算每一个网络节点的可靠性。
作为一个可选的实施例，在节点的度方面，使用与当前网络节点相连接的链路的数量进行衡量。使用δij表示节点
和节点/>
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有连接；当δij＝0时，表示节点/>
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没有连接。基于此，使用公式(4)计算网络节点
的度ki。从公式可知，当ki取值越大，表示当前节点的度数越大，与相邻节点的边数越多，节点的可靠性越高。
在节点的中心度方面，使用某个节点与底层网络的其它所有节点的跳数进行衡量。使用
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的链路数量。基于此，使用公式(5)计算网络节点
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的中心度hopi越大，说明网络节点/>
在底层网络中到其它所有节点的距离越近，越可能成为底层网络的中心节点。
在节点间的接近度方面，使用当前节点到其它网络节点最短路径的链路数量dij进行衡量。使用公式(6)计算网络节点
的接近度APi，其中，N表示底层网络的节点数量。由公式可知，节点/>
到其它网络节点最短路径的链路数量dij越少，说明节点/>
越容易被其它节点所代替，所以，节点的可靠性越高。
作为一个可选的实施例，使用公式(7)计算各个网络节点的优先级：
其中，wk、whop、wAP是根据熵权法确定的网络节点的节点度、节点中心度、节点间接近度三个指标的权值。
作为一个可选的实施例，根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复包括：
按照待恢复电力业务的优先级的排序，对于任一个待恢复电力业务，根据所述任一个待恢复电力业务的网络节点资源请求和网络链路资源请求，在满足所述任一个待恢复电力业务的网络链路资源请求下，向所述任一个待恢复电力业务分配优先级靠前的网络节点。
可以理解的是，根据上述各实施例，计算了各待恢复电力业务的优先级和各个网络节点的可靠性。其中，在电力数据网环境下，电力数据网包括底层网络和上层虚拟网络两部分。底层网络包括网络节点和网络链路两种资源。使用GD＝(ND,ED)表示底层网络，ND表示网络节点集合，ED表示网络链路集合，每个网络节点
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每条网络链路/>
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上层虚拟网络用于承载某一种电力业务。电力业务如果要在底层网络上进行运营，需要由虚拟网络根据电力业务的资源需求向底层网络提出资源分配请求，主要包括业务节点资源请求和业务链路资源请求两种。使用GQ＝(NQ,EQ)表示资源分配请求，NQ表示业务节点资源请求集合，EQ表示业务链路资源请求集合，每个业务节点资源请求/>
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每条业务链路资源请求/>
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当多个待恢复电力业务同时向底层网络提出资源分配请求时，资源分配请求包括网络节点资源请求和网络链路资源请求。在底层网络向每一个待恢复电力业务分配资源时，根据待恢复电力业务的优先级，逐个向待恢复电力业务分配网络资源。在具体为每一个待恢复电力业务分配网络资源时，在满足待恢复电力业务的网络链路资源请求的基础上，将可靠性靠前的网络节点资源分配给待恢复电力业务。比如，优先级最高的第一个待恢复电力业务请求分配网络资源(其中，请求分配5个网络节点资源，网络链路的带宽要求为500M)，则在满足网络链路的带宽为500M的基础上，将可靠性靠前的5个网络节点分配给该待恢复电力业务。
对于重要的待恢复电力业务(优先级越高，待恢复电力业务的重要性越高)，分配可靠性搞得网络节点资源，以避免电力业务恢复后再次受到底层网络故障的影响，提高了故障的恢复率和电力通信网收益。
为了验证本发明实施例提供的故障恢复方法的性能，从故障恢复率、电力数据网收益、故障恢复时长三个维度将本发明实施例的PCNFRA-NR与传统的随机恢复算法PCNFRA-R和基于业务层级的恢复算法PCNFRA-ST进行比较。其中，随机恢复算法PCNFRA-R是指当有多个待恢复电力业务需要恢复时，每一次均从多个待恢复电力业务中随机选择一个待恢复电力业务进行恢复，且在对随机选择的待恢复电力业务分配网络节点和网络链路时，在满足待恢复电力业务的链路资源请求的基础上，随机为该待恢复电力业务分配网络节点。基于业务层级的恢复算法PCNFRA-ST是指按照多个待恢复电力业务的优先级从高到低逐个进行恢复，在对某一个待恢复电力业务分配网络节点和网络链路时，在满足待恢复电力业务的链路资源请求的基础上，随机为该待恢复电力业务分配网络节点。本发明实施例提供的PCNFRA-NR算法是按照多个待恢复电力业务的优先级的高低，从高到低逐一对待恢复电力业务进行恢复，且对优先级高的待恢复电力业务分配可靠性高的网络节点。
仿真实验中使用GT-ITM工具生成电力通数据网络拓扑，为验证不同网络规模下算法的性能，实验中的网络节点数量从100个增加到700个，增加的步长为100。底层网络的链路故障的条件概率服从(0,1)范围的均匀分布，链路先验故障概率服从[0.002,0.01]范围内的均匀分布。
三个算法的故障恢复率、电力数据网收益、故障恢复时长比较的结果如图2到4所示。
从图2可知，在故障恢复率比较方面，随着网络规模的增大，三种算法的故障恢复率都比较稳定，说明三种算法都比较适合不同规模的网络环境。在具体的故障恢复率比较方面，三种算法的故障恢复率都维持在51％附近，本发明实施例的算法稍高于其它两种算法，说明三种算法的故障恢复能力类似。
从图3可知，随着网络节点数量的增加，三种算法的电力数据网收益都在增加，说明网络规模越大，恢复业务获得的收益越高。这一结论符合网络规模增大，故障数量和受影响业务数量都会增加的网络运营数据事实。在三种算法的具体电力数据网收益比较方面，本发明实施例的算法PCNFRA-NR的结果明显高于其它两种算法，算法PCNFRA-R的电力数据网收益最小。这一事实说明除了算法PCNFRA-R外，其它两种算法在对受影响业务恢复时都优先恢复收益率较高的电力业务，从而给电力公司带来较大的收益。
从图4可知，随着网络节点数量的增加，三种算法的故障恢复时间都在增加。说明网络规模增加时，三种算法需要恢复的业务数量都在增加，从而增加了故障恢复的时间。三种算法的故障恢复时长比较方面，本发明实施例算法相对于其它两种算法的恢复时间较长，主要是因为本发明算法在对受影响业务进行恢复前，需要对受影响业务和节点可靠性分析进行分析，所以，本发明实施例算法的故障恢复时间较长。
通过对图2到4的实验结果进行分析可知，相比于已有的两个算法，本发明实施例的算法在故障恢复率、电力数据网收益两个维度方面都取得了较好的结果。另外，由于本发明实施例的算法给每个受影响的待恢复业务重新分配的资源都是可靠性较高的资源，也降低了这些业务再次受到底层网络故障的影响，从而提升了用户的满意度。
参见图5，提供了一种电力数据网故障恢复系统，包括：
第一计算模块51，用于根据电力业务恢复带来收益相关的多种指标，计算每一种待恢复电力业务的优先级，并按照优先级的大小对所有待恢复电力业务进行排序；
第二计算模块52，用于计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，按照可靠性的高低对所有的网络节点进行排序；
分配模块53，用于根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复。
本发明实施例提供的电力数据网故障恢复系统与前述实施例提供的电力数据网故障恢复方法相对应，提供的电力数据网故障恢复系统的相关技术特征可参考前述实施例的电力数据网故障恢复方法的相关技术特征，在此不再赘述。
图6为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图6所示，所述电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行上述电力数据网故障恢复方法的各个步骤。
此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的电力数据网故障恢复方法。
本发明实施例提供了一种电力数据网故障恢复方法、系统及存储介质，分别计算每一个待恢复电力业务的优先级以及每一个网络节点的可靠性，当电力业务出现故障需要恢复时，为重要优先级高的电力业务分配可靠性高的网络节点资源的故障恢复机制，以避免导致恢复后的电力业务再次受到底层网络故障的影响，有效提高了电力数据网的故障恢复率。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种电力数据网故障恢复方法，其特征在于，包括：
根据电力业务恢复带来收益相关的多个指标，计算每一种待恢复电力业务的优先级，并按照优先级的大小对所有待恢复电力业务进行排序；
计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，按照可靠性的高低对所有的网络节点进行排序；
根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复；
所述计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，包括：
计算电力数据网中每一个网络节点的度、网络节点的中心度和网络节点间的接近度和对应的权重值；
根据每一个网络节点的度、网络节点的中心度和网络节点间的接近度和对应的权重值，计算每一个网络节点的可靠性；
通过如下公式计算每一个网络节点的接近度：
其中，dij表示当前节点到其它网络节点最短路径的链路数量，APi表示网络节点
的接近度，N表示网络节点的总数量；
通过如下公式计算每一个网络节点的度：
其中，δij表示节点
和节点/>
的连接情况，当δij＝1时，表示节点/>
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没有连接，ki表示网络节点/>
的度；
通过如下公式计算每一个网络节点的中心度：
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的链路数量，hopi表示网络节点/>
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通过如下公式计算每一个网络节点的可靠性：
其中，wk、whop、wAP是根据熵权法确定的网络节点的节点度、节点中心度、节点间接近度三个指标的权值。
2.根据权利要求1所述的电力数据网故障恢复方法，其特征在于，所述计算每一种待恢复电力业务的优先级包括：
使用熵权法计算每一个待恢复电力业务的每一个指标的权重值；
根据每一个待恢复电力业务的多个指标和每一个指标的权重值，计算每一个待恢复电力业务的优先级。
3.根据权利要求2所述的电力数据网故障恢复方法，其特征在于，所述多个指标包括每一个待恢复电力业务经过链路的跳数
经过的所有链路的带宽之和/>
和服务时长ti；
所述使用熵权法计算每一个待恢复电力业务的每一个指标的权重值包括：
通过如下公式计算待恢复业务的指标的熵值：
式中，N表示待恢复电力业务的数量，rij∈R表示第i个待恢复业务第j个指标的取值，其中，i＝1,1，…，N，j＝1,2,3,ej表示第j个指标的熵值；
基于每一个指标的熵值，通过如下公式计算每一个指标的权重值：
其中，m＝3，wj满足的约束条件为0≤wj≤1，
4.根据权利要求3所述的电力数据网故障恢复方法，其特征在于，通过如下公式计算每一个待恢复电力业务的优先级：
其中，wn、wb、wt是根据熵权法确定的待恢复电力业务经过路径跳数、所有链路带宽之和和服务时长三个指标的权值。
5.根据权利要求1所述的电力数据网故障恢复方法，其特征在于，所述根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复包括：
按照待恢复电力业务的优先级的排序，对于任一个待恢复电力业务，根据所述任一个待恢复电力业务的网络节点资源请求和网络链路资源请求，在满足所述任一个待恢复电力业务的网络链路资源请求下，向所述任一个待恢复电力业务分配优先级靠前的网络节点。
6.一种电力数据网故障恢复系统，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于根据电力业务恢复带来收益相关的多种指标，计算每一种待恢复电力业务的优先级，并按照优先级的大小对所有待恢复电力业务进行排序；
第二计算模块，用于计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，按照可靠性的高低对所有的网络节点进行排序；
分配模块，用于根据待恢复电力业务的优先级排序和网络节点的可靠性排序，逐个向每一个待恢复电力业务分配网络节点资源和网络链路资源，使得待恢复电力业务逐个进行恢复；
所述计算电力数据网中每一个网络节点的可靠性，包括：
计算电力数据网中每一个网络节点的度、网络节点的中心度和网络节点间的接近度和对应的权重值；
根据每一个网络节点的度、网络节点的中心度和网络节点间的接近度和对应的权重值，计算每一个网络节点的可靠性；
通过如下公式计算每一个网络节点的接近度：
其中，dij表示当前节点到其它网络节点最短路径的链路数量，APi表示网络节点
的接近度，N表示网络节点的总数量；
通过如下公式计算每一个网络节点的度：
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其中，wk、whop、wAP是根据熵权法确定的网络节点的节点度、节点中心度、节点间接近度三个指标的权值。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的电力数据网故障恢复方法。
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