CN114186700B - 一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法 - Google Patents

Abstract

一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法。涉及智能化电网管理领域，具体涉及一种电力电缆运维调度优化的方法。用于电力光缆网络的运维站点选择，所述电力光缆网络包括若干站点，以及所述若干站点之间的若干链路，设定Γ_n为已进入站点集合，E_n为未进入站点集合，Z_n为已覆盖链路集合，Q_n为未覆盖链路集合，n为当前周期数，N为总周期数，本发明实现运维工作在不遗漏、不重复的前提下，以最小的进站次数实施，从而能够有效降低运维成本，提高运维效率。

Description

一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法

技术领域

本发明涉及智能化电网管理领域，具体涉及一种电力电缆运维调度优化的方法。

背景技术

为高质量满足经济和社会发展需求，我国正大力推进智能电网建设，以实现电网管理的智能化，信息化和自动化。光纤通信因其具有超大容量、超长距离和超低损耗的优势，成为了电力通信最主要的方式之一。

然而，随着智能电网对电力通信在高可靠性能方面提出了更高的要求，针对电力通信中的光纤通信系统的运维工作就显得更为重要。随着电力用通信光缆不断扩张，光配数量变的越来越庞大，使得光纤备用芯的日常测试工作量日益繁重。光纤备用芯是保障各新业务接入、重要业务故障迂回的基础，根据备用芯的情况也可以及时发现光纤故障，并进行维修与更换或者报修理等储备项目，对光缆的测试通常采用光源光功率计、光时域反射仪等。由于纤芯需要定期测试、需要人力投入和大量时间成本，加上变电站位置分散、光缆拓扑复杂、日常频繁检修进站，这给一线运维人员带来沉重的工作负担。

现有技术中，对于光缆运维工作的优化，我们可通过智能光配的应用，确保光纤资源和光纤成端端口的自动识别和配对，实现光纤数据实时可视化管理，降低核实光纤信息的人力物力成本。还可通过光缆网络自配终端系统收集各种智能化模块采集的数据，下发相关指令实现故障纤芯和备用纤芯之间的自动切换，完成对光缆线路及接入配线部分的立体运行、管理和维护。但在上述优化中，对运维工作的效率提高主要体现在纤芯管理方面，纤芯测试、专业巡视等仍需运维人员入站实施。从运维调度方面对运维工作进行优化，从根本上提高电缆运维入站的实施效率，当前并无可参考的技术方案。

我们举例说明不同运维策略对成本的影响，参见图2-3。假设光缆网络包括5个站点，每进一个站点的运维成本是1，每次运维都需要覆盖所有链路。图2中，我们选择进入站点1、站点2、站点3和站点5(图中划圈所示)，则运维成本为4。图3中，我们选择进入站点1、站点2和站点4(图中划圈所示)，则运维成本为3。两种方案中，所有站点的分支链路均被覆盖、运维有效，但后一种方案中因少进入一个站点，则能有效降低运维成本，该方案则更符合期望。

因此，如何通过科学的规划，经济高效地实施电缆测试成为一个具有现实意义且非常紧迫的问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种决策科学的电力光缆多周期运维入站站点选择方法，能够有效提高电缆测试效率，降低运维成本。

本发明的技术方案为：

一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法，用于电力光缆网络的运维站点选择，所述电力光缆网络包括若干站点，以及所述若干站点之间的若干链路，设定Γ_n为已进入站点集合，E_n为未进入站点集合，Z_n为已覆盖链路集合，Q_n为未覆盖链路集合，n为当前周期数，N为总周期数，

按以下步骤进行站点选择：

S1：更新Γ_n、E_n、Z_n和Q_n四个集合的信息；

S2：遍历E_n中所有站点，设定E_n中每个站点e可覆盖链路集合为F_e,去除F_e与Z_n的重合部分后计算每个站点e有效覆盖链路数w_e；

S3：找到步骤S2中具有最大有效覆盖链路数的站点e′，并根据e′对应的站点和链路信息，对Γ_n、E_n、Z_n和Q_n四个集合的信息进行更新；

S4：判断|Q_n|是否等于0；

若|Q_n|≠0，回到S2；

若|Q_n|＝0，进入S5；

S5：判断n+1是否大于N；

若n+1≤N，回到S1；

若n+1＞N，站点选择结束。

在所述步骤S2中计算w_e时，为站点e设置权重λ。

在所述步骤S2中计算w_e时，为权重λ设置权重幂次r，

当n＝1时，w_e＝|F_e|-|F_e∩Z_n|；

当1＜n＜N时，w_e＝(|F_e|-|F_e∩Z_n|)×λ^r；

当n＝N时，

其中，权重λ为常数，且0＜λ＜1；权重幂次为站点e在第i周期的选择状态，若被选中，/>若未被选中，/>

所述权重λ的取值为：0.6≤λ≤0.8。

本发明的一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法，通过科学的站点选择决策，实现运维过程中对所有站点的全覆盖，单周期内对所有链路的全覆盖，实现运维工作在不遗漏、不重复的前提下，以最小的进站次数实施，从而能够有效降低运维成本，提高运维效率。

附图说明

图1是本发明的逻辑框图，

图2是本发明中背景技术的示意图一，

图3是本发明中背景技术的示意图二，

图4是本发明中实施例的示意图，

图5是本发明中实施例参照模型的示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-5，进一步说明本发明。

本发明的一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法，用于电力光缆网络的运维站点选择，电力光缆网络包括若干站点，以及若干站点之间的若干链路，每个站点至少设有一个分支的链路，若干站点通过若干分支的链路连接成网；设定Γ_n为已进入站点集合，E_n为未进入站点集合，Z_n为已覆盖链路集合，Q_n为未覆盖链路集合，n为当前周期数，N为总周期数，我们最终的目的是在满足所有限制条件下，以选中最少站点数来实现所有链路的全覆盖。

按以下步骤进行站点选择：

S1：更新Γ_n、E_n、Z_n和Q_n四个集合的信息；

S2：遍历E_n中所有站点，设定E_n中每个站点e可覆盖链路集合为F_e,去除F_e与Z_n的重合部分后计算每个站点e有效覆盖链路数w_e；例如，现有a、b、c、d四个站点，其中a站点覆盖链路集合为{L1,L2,L4}，b站点包含链路集合为{L2,L3,L5}，则如果a站点被选中，那么b站点的有效链路集合为排除了二者重合部分的集合{L3,L5}，即有效覆盖链路数为2；

S3：找到步骤S2中具有最大有效覆盖链路数的站点e′，将e′纳入已进入站点集合Γ_n、移出未进入站点集合E_n，并根据e′对应的链路信息，对已覆盖链路集合Z_n和未覆盖链路集合Q_n的信息进行更新；

S4：判断|Q_n|是否等于0；

若|Q_n|≠0，说明链路尚未被全部覆盖，回到S2进行下一周期的站点选择；

若|Q_n|＝0，说明链路已被全部覆盖，进入S5；

S5：判断n+1是否大于N；

若n+1≤N，说明周期尚未进行完全，回到S1；

若n+1＞N，站点选择结束。

在步骤S2中计算w_e时，为站点e设置权重λ，用以降低同一个站点在不同周期被重复选中的概率。

在步骤S2中计算w_e时，还可为权重λ设置权重幂次r，

当n＝1时，w_e＝|F_e|-|F_e∩Z_n|；第一周期的站点选择中无权重设置，各未选站点根据其有效覆盖链路数本值参与站点选择；

当1＜n＜N时，w_e＝(|F_e|-|F_e∩Z_n|)×λ^r；在最后与最初周期之间的周期中，为曾被其他周期选中的站点进行降权处理，使其以有效覆盖链路数本值*λ^r参与站点选择，r代表曾被选中的次数；例如曾被选中1次，则为有效覆盖链路数本值*λ，曾被选中2次，则为有效覆盖链路数本值*λ²；

当n＝N时，最后周期中，r＝0的站点为从未被选中的站点，为实现运维过程的站点全覆盖，将其参与选择的有效覆盖链路数人为设定为无限大，使其一定被选中；对曾被选中的站点，作常规降权处理；

其中，权重λ为常数，且0＜λ＜1；权重幂次为站点e在第i周期的选择状态，若被选中，/>若未被选中，/>

权重λ的取值为：0.6≤λ≤0.8。

实施例：

设定一个包括36个变电站站点的电力网络，站点列示见表1，每个站点的相邻链路集合见表2。

运维目标：全年分成四个周期分别进行光缆测试(N＝4)，每个周期内均对所有链路进行光缆测试。四个周期的站点选择的加总，必须覆盖所有站点，且减少同一站点被重复选中的概率。其中，第一周期，必须入站的站点为220kV蜀岗变和220kV龙王变；第二周期必须入站站点为220kV广陵变和220kV古渡变；第三周期必须入站站点为220kV维扬变和220kV李典变；第四周期必须入站站点为220kV蒋王变和220kV凤来变。

根据本发明的算法进行站点选择：

设置四个集合，Γ_n表示用来存储已进入站点，E_n表示未进入站点，Z_n表示已覆盖链路以及Q_n表示未覆盖链路。

以第一周期为例：

N＝4，n＝1。

S1：更新集合，以220kV蜀岗变和220kV龙王变作为选中站点(设定条件)，将对应的站点信息、链路信息分别放入四个集合。

S2：遍历E_n中所有站点，设定E_n中每个站点e可覆盖链路集合为F_e,去除F_e与Z_n的重合部分后计算每个站点e有效覆盖链路数w_e；

S3：找到具有最大有效覆盖链路数为8的站点500kV仪征变作为选中站点。将500kV仪征变站点放入集合Γ_n中，在E_n中剔除该站点。然后将500kV仪征变覆盖的8条链路：500kV仪征变-220kV高集变,220kV蜀岗变-500kV仪征变,500kV仪征变-220kV新东变,220kV横沟变-500kV仪征变,220kV古渡变-500kV仪变,500kV仪征变-220kV真州变,220kV蒋王变-500kV仪征变,500kV仪征变-220kV农歌变加入到集合Z_n中，从集合Q_n中剔除这些链路元素。完成这些操作，使得四个集合内元素都得到更新。

S4：判断|Q_n|，|Q_n|≠0，回到S2。

内循环S2：遍历更新后的未进入站点集合E_n，将其中的每个站点包含的链路信息中剔除掉与已选站点有重复的链路，以此计算新的有效链路数，再找到拥有最大有效覆盖链路数为8的站点500kV江都变作为我们选中的第二个站点。

为了降低已被选择的站点在下一周期被选中的概率，设定权重λ＝0.8，则某个站点每被重复选中一次，其下次被选中概率就降为本值的0.8，以此减少其被重复选中的情形。所以，这里我们将500kV仪征变标记一次降权，使其在下一周期的有效覆盖链路数本值*0.8作为实际w_e值。

同样地，我们对500kV江都变也做同样的降权处理，然后继续寻找到第三个站点为有效覆盖链路数为5的220kV平安变……以此循环直至选中20个站点，参见表3第一列数据，此时所有链路均被覆盖，即|Q_n|＝0。

S5：此时n＝1,N＝4,n+1≤N，回到S1，进行第二周期的站点选择。

同理，我们得到第二、第三、第四周期的站点选择，参见表3，四个周期共选中的站点数为83。

为验证本发明算法的有效性，我们借助求解器工具构建ILP(integer linearprogramming整数线性规划)参照模型：

集合

S：站点集合

L：链路集合

L_j：节点j的邻链路集合

T：周期集合，设置四个周期

N_t：各个周期对应的必经站点集合

参数

α_l，j(l∈L，j∈M)：二元变量，当链路l在节点j的邻链路集合L_j中时，值为1，说明链路l被节点j覆盖

变量

x_j，t(j∈S，t∈T)：二元变量。周期t中站点j进站，值为1；否则为0

目标

Minimize:∑_{j∈S，t∈T}x_j，t

限制条件

//确保在任一周期中每一条链路都能被覆盖住

//每个周期对应的必进站点取值必须为1，即必须保证进站

//每个站点在所有周期内至少进站一次

∑_t∈Tx_j，t≥1 j∈S

ILP模型的仿真结果参见表4：第一周期我们选择入站站点共21个，第二周期入站站点共20个，第三周期入站站点共21个，第四周期入站站点共21个，四个周期总进站数为83个。

本发明的目标是覆盖所有站点和链路前提下，最小化进站的站点数，从而降低运维成本，提高运维效率。根据本发明的算法和ILP模型得到的结果，总进站数都为83，说明本发明的算法与实际情况符合，具有可靠的正确性和实施有效性。

表1实施例中站点的列示表

表2实施例中站点的链路列示表

表3实施例中各周期选中站点的列示表

表4实施例参照模型的各周期选中站点的列示表

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

(1)、本案所公开的实施方式仅为示例，通过其他等效变通技术手段实施的技术方案归属本案保护范围；

(2)、在不冲突的情况下，本案所公开的技术特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本领域技术人员根据本案所公开的内容，对其中某些技术特征作出的修饰变换均应在本案保护范围内。

Claims (2)

1.一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法，用于电力光缆网络的运维站点选择，所述电力光缆网络包括若干站点，以及所述若干站点之间的若干链路，其特征在于，设定Γ_n为已进入站点集合，E_n为未进入站点集合，Z_n为已覆盖链路集合，Q_n为未覆盖链路集合，n为当前周期数，N为总周期数，

按以下步骤进行站点选择：

S1：更新Γ_n、E_n、Z_n和Q_n四个集合的信息；

S2：遍历E_n中所有站点，设定E_n中每个站点e可覆盖链路集合为F_e,去除F_e与Z_n的重合部分后计算每个站点e有效覆盖链路数w_e；

S3：找到步骤S2中具有最大有效覆盖链路数的站点e^′，并根据e^′对应的站点和链路信息，对Γ_n、E_n、Z_n和Q_n四个集合的信息进行更新；

S4：判断|Q_n|是否等于0；

若|Q_n|≠0，回到S2；

若|Q_n|＝0，进入S5；

S5：判断n+1是否大于N；

若n+1≤N，回到S1；

若n+1＞N，站点选择结束；

在所述步骤S2中计算w_e时，为站点e设置权重λ；

在所述步骤S2中计算w_e时，为权重λ设置权重幂次r，

当n＝1时，w_e＝|F_e|-|F_e∩Z_n|；

当1＜n＜N时，w_e＝(|F_e|-|F_e∩Z_n|)×λ^r；

当n＝N时，

其中，权重λ为常数，且0＜λ＜1；权重幂次 为站点e在第i周期的选择状态，若被选中，/>若未被选中，/>

2.根据权利要求1所述的一种电力光缆多周期运维入站站点选择方法，其特征在于，所述权重λ的取值为：0.6≤λ≤0.8。