CN115118649B - 一种电力通信网继电保护路由自动规划方法 - Google Patents

一种电力通信网继电保护路由自动规划方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种电力通信网继电保护路由自动规划方法，包括以下步骤：步骤1、收集数据；步骤2、权值参数设置；步骤3、建立权值参数基础函数模型；步骤4、数据的整理；步骤5、源宿路由路径计算；步骤6、路由规划分析。上述电力通信网继电保护路由自动规划方法能够对继电保护路由进行合理规划，并输出预设条数较为优选的路径，不会造成路由过于集中和网络负载不均衡的问题。

Description

一种电力通信网继电保护路由自动规划方法
技术领域
本发明涉及电力通讯技术领域，尤其涉及一种电力通信网继电保护路由自动规划方法。
背景技术
随着电网规模的不断扩大，电力通信网络作为电力网络的保障和支撑，网络覆盖范围和设备数量快速增长，通信网变得越来越庞大，网络设备种类繁多、通信业务类型多种多样。随着电力网对电力通信能力要求的不断提高，对承载在电力通信网的业务管理提出了更高的要求。
电力通信网承载的继电保护业务是保障电网安全稳定运行的关键，目前继电保护路由主要以人工配置的方法为主，这种配置方法存在路由过于集中和网络负载不均衡等隐患。
发明内容
本申请提出了一种电力通信网继电保护路由自动规划方法，以便解决继电保护路由人工配置过程中，造成的路由过于集中和网络负载不均衡等问题。
为了实现上述目的，本申请提出了一种电力通信网继电保护路由自动规划方法，包括以下步骤：
步骤1、收集数据，所述数据包括全网的站点数据、光缆数据、光缆纤芯数据、设备数据以及配线数据，建立与站点数据、光缆数据和设备数据相对应的模型数据；
步骤2、权值参数设置：将站点数据、光缆数据和设备数据分别进行细化分类，为分类后的数据设置权值参数；
步骤3、建立权值参数基础函数模型：路由分析模型包含点和边两个类型，把站点划分为点；把光缆和设备一起划分为边；点的属性包括点的名称，点的权值；边的属性包括源端点，宿端点，边的权值；以站点的权值作为点的权值，边的权值为光缆的权值以及通过光缆连接在一起的两设备的权值之和；
步骤4、数据的整理：通过配线数据中记录的光缆纤芯和设备端口的连接关系，建立设备数据和光缆数据关联信息；通过设备和站点的关系，建立光缆、设备和站点数据关联信息；通过光缆和其纤芯数据，计算纤芯利用率，公式如下：纤芯利用率＝已用纤芯/光缆纤芯总数*100％；通过设备和端口数据，计算端口利用率，公式如下：端口利用率＝已用端口/设备端口总数*100％；
步骤5、源宿路由路径计算：根据输入的路由源端站点和路由宿端站点，计算出全量分支路由路径，存储源宿路由路径节点中站点模型数据、光缆模型数据和设备模型数据；其中路径数据集以S0进行概要表述，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000021
其中S(y)为路由源端站点和路由宿端站点之间的第y条路径数据；
步骤6、路由规划分析：计算出全量分支路由路径的权值，将各个分支路由路径的权值按照由小到大进行排序，选取前M个权值对应的路径作为推荐输出，M为正整数，其数值根据实际需求进行设定。
在一些实施例中，在所述步骤1中，站点数据属性包括：区域，站点名称，电压等级，权限管辖单位；光缆数据属性包括：光缆名称，A端站点，Z端站点，光缆类型，光缆年限，光缆长度，纤芯利用率，光缆承载业务数量；光缆纤芯数据属性包括：光缆编号，光缆名称，纤芯序号，纤芯承载业务；设备数据属性包括：所属站点，设备名称，板卡类型，板卡年限，端口名称，设备历史故障，设备承载业务数量，可用状况，端口承载业务；配线数据记录了设备端口和光缆纤芯的连接关系，配线数据属性包括：端口编号，光缆纤芯序号。
在一些实施例中，在所述步骤2中，将站点数据细化分为电源状况、电源年限；将光缆数据细化分别光缆类型，光缆年限，光缆长度，纤芯利用率，光缆承载业务数量，近5年光缆历史故障；将设备数据细化分为板卡年限，近5年设备历史故障，设备承载业务数量，端口可利用率。
在一些实施例中，在所述步骤3中，站点、光缆以及设备的权值参数基础函数表见下表：
表站点、光缆以及设备的权值参数基础函数表
Figure BDA0003719536000000031
其中，s代表站点模型数据，l代表光缆模型数据，e代表设备模型数据，站点的权值F(s)＝S_POWER(s)+S_POWER_YEAR(s)；光缆的权值O(l)＝F_TYPE(l)+F_YEAR(l)+F_LENGTH(l)+F_BUZ_NUM(l)+F_LINE_RATE(l)+F_FAULT_NUM(l)；设备的权值G(e)＝E_CARD_YEAR(e)+E_FAULT_NUM(e)+E_BUZ_NUM(e)+E_PORT_NUM(e)；点的权值＝F(s)；边的权值Wb＝G(e)+O(l)+G(e)。
在一些实施例中，当边的权值大于预设值时，这条边不参与路由规划。
在一些实施例中，所述步骤6包括以下步骤：
步骤61、提取各个分支路由路径上站点模型数据，构建站点的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000041
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，s(yn)表示第y条路径的第n个站点模型数据，F(s)表示站点的权值求和函数，S1表示站点权值矩阵结果集；
步骤62、提取各个分支路由路径上光缆模型数据，构建光缆的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000042
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，l(yn)表示第y条路径的第n个光缆模型数据，O(l)表示光缆的权值求和函数，S2表示光缆权值矩阵结果集；
步骤63、提取各个分支路由路径上设备模型数据，构建光缆的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000043
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，e(yn)表示第y条路径的第n个设备模型数据，G(e)表示设备的权值求和函数，S3表示设备权值矩阵结果集；
步骤64、对站点权值矩阵结果集、光缆权值矩阵结果集以及设备权值矩阵结果集进行聚合运算；具体参见以下公式：
Figure BDA0003719536000000044
步骤65、对步骤64处理后得到的路由源端站点和路由宿端站点的路径数据集权值矩阵进行排序；具体参见以下公式：
Figure BDA0003719536000000051
其中S′表示排序后的路径数据集，Sort()为排序函数。
本申请的该方案的有益效果在于上述电力通信网继电保护路由自动规划方法能够对继电保护路由进行合理规划，并输出预设条数较为优选的路径，不会造成路由过于集中和网络负载不均衡的问题。
附图说明
图1示出了实施例中数据关系图。
图2示出了实施例中电力通信网继电保护路由自动规划方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步的说明。
如图1-2所示，本申请所涉及的电力通信网继电保护路由自动规划方法包括以下步骤：
步骤1、收集数据，所述数据包括全网的站点数据、光缆数据、光缆纤芯数据、设备数据以及配线数据，建立与站点数据、光缆数据和设备数据相对应的模型数据。
在本实施例中，站点数据属性包括但不限于：区域，站点名称，电压等级，权限管辖单位等。光缆数据属性包括但不限于：光缆名称，A端站点，Z端站点，光缆类型，光缆年限，光缆长度，纤芯利用率，光缆承载业务数量等。光缆纤芯数据属性包括但不限于：光缆编号，光缆名称，纤芯序号，纤芯承载业务等。设备数据属性包括但不限于：所属站点，设备名称，板卡类型，板卡年限，端口名称，设备历史故障，设备承载业务数量，可用状况，端口承载业务等。配线数据指设备端口与光缆纤芯连接关系数据，配线数据记录了设备端口和光缆纤芯的连接关系，配线数据属性包括但不限于：端口编号，光缆纤芯序号等。
站点拥有多个设备，设备拥有多个板卡，板卡拥有多个端口，一个端口对应一个纤芯，光缆拥有多个纤芯。通过纤芯把端口连接起来。
步骤2、权值参数设置：将站点数据、光缆数据和设备数据分别进行细化分类，为分类后的数据设置权值参数。
具体的，将站点数据细化分为电源状况(单电源，双电源)、电源年限(年)。将光缆数据细化分别光缆类型，光缆年限，光缆长度，纤芯利用率，光缆承载业务数量，近5年光缆历史故障。将设备数据细化分为板卡年限，近5年设备历史故障，设备承载业务数量，端口可利用率。在本实施例中，多重保护权值明细表如表1所示。
表1多重保护权值明细表
Figure BDA0003719536000000061
Figure BDA0003719536000000071
其中，总共权值满分为100，站点的权值占20，光缆的权值占50，设备的权值占30；每个小类的权值为10，但是设备和光缆的承载业务数量的权值特殊，为0，如果设备和光缆的承载业务数量大于等于8，那么该设备和光缆将不参与路由规划。
步骤3、建立权值参数基础函数模型：路由分析模型包含点和边两个类型，把站点划分为点；把光缆和设备一起划分为边；点的属性包括点的名称(即站点名称)，点的权值；边的属性包括源端点，宿端点，边的权值。具体的站点、光缆以及设备的权值参数基础函数表如表2：
表2站点、光缆以及设备的权值参数基础函数表
Figure BDA0003719536000000072
Figure BDA0003719536000000081
其中，s代表站点模型数据，l代表光缆模型数据，e代表设备模型数据，以站点的权值作为点的权值，边的权值为光缆的权值以及通过光缆连接在一起的两设备的权值之和。
站点的权值F(s)＝S_POWER(s)+S_POWER_YEAR(s)；
光缆的权值O(l)＝F_TYPE(l)+F_YEAR(l)+F_LENGTH(l)+F_BUZ_NUM(l)+F_LINE_RATE(l)+F_FAULT_NUM(l)；
设备的权值G(e)＝E_CARD_YEAR(e)+E_FAULT_NUM(e)+E_BUZ_NUM(e)+E_PORT_NUM(e)；
因此，点的权值＝F(s)；边的权值Wb＝G(e)+O(l)+G(e)。值得注意的是，如果边的权值大于预设值，例如1000，这条边则不参与路由规划。
步骤4、数据的整理：通过配线数据中记录的光缆纤芯和设备端口的连接关系，建立设备数据和光缆数据关联信息；通过设备和站点的关系，建立光缆、设备和站点数据关联信息；通过光缆和其纤芯数据，计算纤芯利用率，公式如下：纤芯利用率＝已用纤芯/光缆纤芯总数*100％；通过设备和端口数据，计算端口利用率，公式如下：端口利用率＝已用端口/设备端口总数*100％。
步骤5、源宿路由路径计算：根据输入的路由源端站点和路由宿端站点，计算出全量分支路由路径，存储源宿路由路径节点中站点模型数据、光缆模型数据和设备模型数据。其中，分支路径是因为路由源端站点和路由宿端站点之间具有多条边产生的分支。根据路由源端站点和路由宿端站点计算出全量路由路径，路径数据集以S0进行概要表述，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000082
其中S(y)为路由源端站点和路由宿端站点之间的第y条路径数据。
步骤6、路由规划分析：计算出全量分支路由路径的权值，将各个分支路由路径的权值按照由小到大进行排序，选取前M个权值对应的路径作为推荐输出，M的数值根据实际需求进行设定。
具体的，步骤6包括以下步骤：
步骤61、提取各个分支路由路径上站点模型数据，构建站点的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000091
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，s(yn)表示第y条路径的第n个站点模型数据，F(s)表示站点的权值求和函数，S1表示站点权值矩阵结果集。
步骤62、提取各个分支路由路径上光缆模型数据，构建光缆的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000092
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，l(yn)表示第y条路径的第n个光缆模型数据，O(l)表示光缆的权值求和函数，S2表示光缆权值矩阵结果集。
步骤63、提取各个分支路由路径上设备模型数据，构建光缆的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure BDA0003719536000000101
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，e(yn)表示第y条路径的第n个设备模型数据，G(e)表示设备的权值求和函数，S3表示设备权值矩阵结果集。
步骤64、对站点权值矩阵结果集、光缆权值矩阵结果集以及设备权值矩阵结果集进行聚合运算。具体参见以下公式：
Figure BDA0003719536000000102
步骤65、对步骤64处理后得到的路由源端站点和路由宿端站点的路径数据集权值矩阵进行排序。具体参见以下公式：
Figure BDA0003719536000000103
其中S′表示排序后的路径数据集，Sort()为排序函数。
本申请所涉及的电力通信网继电保护路由自动规划方法能够对继电保护路由进行合理规划，并输出预设条数较为优选的路径，不会造成路由过于集中和网络负载不均衡的问题。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电力通信网继电保护路由自动规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、收集数据，所述数据包括全网的站点数据、光缆数据、光缆纤芯数据、设备数据以及配线数据，建立与站点数据、光缆数据和设备数据相对应的模型数据；
步骤2、权值参数设置：将站点数据、光缆数据和设备数据分别进行细化分类，为分类后的数据设置权值参数；
步骤3、建立权值参数基础函数模型：路由分析模型包含点和边两个类型，把站点划分为点；把光缆和设备一起划分为边；点的属性包括点的名称，点的权值；边的属性包括源端点，宿端点，边的权值；以站点的权值作为点的权值，边的权值为光缆的权值以及通过光缆连接在一起的两设备的权值之和；
步骤4、数据的整理：通过配线数据中记录的光缆纤芯和设备端口的连接关系，建立设备数据和光缆数据关联信息；通过设备和站点的关系，建立光缆、设备和站点数据关联信息；通过光缆和其纤芯数据，计算纤芯利用率，公式如下：纤芯利用率＝已用纤芯/光缆纤芯总数*100％；通过设备和端口数据，计算端口利用率，公式如下：端口利用率＝已用端口/设备端口总数*100％；
步骤5、源宿路由路径计算：根据输入的路由源端站点和路由宿端站点，计算出全量分支路由路径，存储源宿路由路径节点中站点模型数据、光缆模型数据和设备模型数据；其中路径数据集以S0进行概要表述，模型公式如下：
Figure FDA0004264374380000011
其中S(y)为路由源端站点和路由宿端站点之间的第y条路径数据；
步骤6、路由规划分析：计算出全量分支路由路径的权值，将各个分支路由路径的权值按照由小到大进行排序，选取前M个权值对应的路径作为推荐输出，M为正整数，其数值根据实际需求进行设定。
2.根据权利要求1所述的电力通信网继电保护路由自动规划方法，其特征在于：在所述步骤1中，站点数据属性包括：区域，站点名称，电压等级，权限管辖单位；光缆数据属性包括：光缆名称，A端站点，Z端站点，光缆类型，光缆年限，光缆长度，纤芯利用率，光缆承载业务数量；光缆纤芯数据属性包括：光缆编号，光缆名称，纤芯序号，纤芯承载业务；设备数据属性包括：所属站点，设备名称，板卡类型，板卡年限，端口名称，设备历史故障，设备承载业务数量，可用状况，端口承载业务；配线数据记录了设备端口和光缆纤芯的连接关系，配线数据属性包括：端口编号，光缆纤芯序号。
3.根据权利要求2所述的电力通信网继电保护路由自动规划方法，其特征在于：在所述步骤2中，将站点数据细化分为电源状况、电源年限；将光缆数据细化分别光缆类型，光缆年限，光缆长度，纤芯利用率，光缆承载业务数量，近5年光缆历史故障；将设备数据细化分为板卡年限，近5年设备历史故障，设备承载业务数量，端口可利用率。
4.根据权利要求3所述的电力通信网继电保护路由自动规划方法，其特征在于：在所述步骤3中，站点、光缆以及设备的权值参数基础函数表见下表：
Figure FDA0004264374380000021
其中，s代表站点模型数据，l代表光缆模型数据，e代表设备模型数据，站点的权值F(s)＝S_POWER(s)+S_POWER_YEAR(s)；光缆的权值O(l)＝F_TYPE(l)+F_YEAR(l)+F_LENGTH(l)+F_BUZ_NUM(l)+F_LINE_RATE(l)+F_FAULT_NUM(l)；设备的权值G(e)＝E_CARD_YEAR(e)+E_FAULT_NUM(e)+E_BUZ_NUM(e)+E_PORT_NUM(e)；点的权值＝F(s)；边的权值Wb＝G(e)+O(l)+G(e)。
5.根据权利要求4所述的电力通信网继电保护路由自动规划方法，其特征在于：当边的权值大于预设值时，这条边不参与路由规划。
6.根据权利要求5所述的电力通信网继电保护路由自动规划方法，其特征在于：所述步骤6包括以下步骤：
步骤61、提取各个分支路由路径上站点模型数据，构建站点的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure FDA0004264374380000031
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，s(yn)表示第y条路径的第n个站点模型数据，F(s)表示站点的权值求和函数，S1表示站点权值矩阵结果集；
步骤62、提取各个分支路由路径上光缆模型数据，构建光缆的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure FDA0004264374380000032
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，l(yn)表示第y条路径的第n个光缆模型数据，O(l)表示光缆的权值求和函数，S2表示光缆权值矩阵结果集；
步骤63、提取各个分支路由路径上设备模型数据，构建光缆的非标矩阵模型，模型公式如下：
Figure FDA0004264374380000041
其中k为求和下边界，(n-1)为求和上边界，n小于等于相对应的提取路径上的模型数据的个数，e(yn)表示第y条路径的第n个设备模型数据，G(e)表示设备的权值求和函数，S3表示设备权值矩阵结果集；
步骤64、对站点权值矩阵结果集、光缆权值矩阵结果集以及设备权值矩阵结果集进行聚合运算；具体参见以下公式：
Figure FDA0004264374380000042
步骤65、对步骤64处理后得到的路由源端站点和路由宿端站点的路径数据集权值矩阵进行排序；具体参见以下公式：
Figure FDA0004264374380000043
其中S′表示排序后的路径数据集，Sort()为排序函数。
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