CN115242651A - 基于综合链路重要度的电力业务保护方法、装置和介质 - Google Patents

基于综合链路重要度的电力业务保护方法、装置和介质 Download PDF

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CN115242651A CN202210673703.5A CN202210673703A CN115242651A CN 115242651 A CN115242651 A CN 115242651A CN 202210673703 A CN202210673703 A CN 202210673703A CN 115242651 A CN115242651 A CN 115242651A
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Abstract

本发明公开了一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法、装置和介质，包括以下步骤：A：构架电力通信网络拓扑；B：根据电力通信网中各类电力业务的特点设定各类电力业务的重要度；C：考虑电力通信网中业务路由，建立通信业务的链路重要度评价模型；D：结合电力通信网拓扑结构，建立物理拓扑链路重要度评价模型；E：结合通信业务的链路重要度和物理拓扑链路重要度对通信链路进行加权，制定考虑综合链路重要度的电力业务保护策略；F：根据得到的电力业务保护策略，对网络中各条链路进行配置。本发明能够有效提高电力通信网抗毁能力且具有较高的资源利用率，保证电力通信网络与电网的安全可靠运行。

Description

基于综合链路重要度的电力业务保护方法、装置和介质
技术领域
本发明涉及电力通信网络领域，尤其涉及一种综合链路重要度的电力业务保护方法、装置和介质。
背景技术
。随着分布式电源的、虚拟电厂、电网侧储能的大规模接入和应用，传统继电保护、调度数据专网业务的智能化升级改造，电力通信网中传输的数据更加丰富，随之也对电力通信网的抗毁性提出了更高的要求。目前由于电力通信网容量限制，并不能对所有链路配置N-2标准的保护，即电力通信网中出现两点故障时，业务不受到影响，未来电力通信网规模进一步扩大，传输设备进一步增多，网络中出现两点甚至多点故障的概率也随之增加。目前，电力通信网中业务大多进行了N-1的容灾配置，只有少数继电保护业务进行了N-2容灾配置，一旦电力通信网中出现多点故障，将影响多数业务正常传输，严重影响电网的安全可靠运行。
电力通信网中主要故障类型为光缆类故障，一次线路杆塔施工、市政施工意外损坏等都是电力通信网光缆中断的主要成因。由于电力通信具有行业特殊性，一旦业务中断，会造成调度指令无法下达、变电站遥测数据无法上送等问题，影响电网供电可靠性。为了确保电力通信网安全可靠运行，通常为业务配置1+1或1:1的备份保护链路，然而此种保护方式保护效率较低，只能对抗单点故障。近年来，预置圈作为一种高效的通信保护配置，在电力通信网中的保护应用已经取得了大量研究成果，有学者对Prim算法进行改进，面向电力通信网中的多播业务，采用预置圈对其进行保护，有效的提高了保护效率。并且有方法提出了考虑业务传输路由长度限制，利用整数线性规划，采用预置圈对电力通信网业务进行保护，增加了电力通信网抗风险能力。
上述方法中，对于预置圈的配置均针对电力通信网中单一链路故障，如若出现两点故障，则同样会出现业务失效风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法、装置和介质，能够有效提高电力通信网抗毁能力且具有较高的资源利用率，保证电力通信网络与电网的安全可靠运行。
本发明采用下述技术方案：
一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法，依次包括以下步骤：
A：将光纤传输线抽象为链路，以变电站作为电力通信网络拓扑节点，构架电力通信网络拓扑G(V,E)；
其中，V＝{1,2,...,W}表示电力通信网络拓扑节点集合，E＝{1,2,...,M}表示无向通信链路集，H＝{(s,d,i)}表示电力通信网中的电力业务，s为业务发出结点，d 为业务终止节点，i为业务重要度，s,d∈V；
B：根据电力通信网中各类电力业务的特点设定各类电力业务的重要度；
其中，电力通信网中各类电力业务主要包括电网生成业务、企业管理业务和辅助支撑系统业务；
C：考虑电力通信网中业务路由，建立通信业务的链路重要度评价模型，链路 Ei的通信业务的链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000021
的计算公式为：
Figure RE-GDA0003810091780000022
其中，链路集E中所承载业务集为
Figure RE-GDA0003810091780000023
表示链路集E中所承载业务集BE中的第n个元素，Bi表示链路集E中所承载业务集BE中的第i个业务；
D：结合电力通信网拓扑结构，建立物理拓扑链路重要度评价模型，链路(m,n) 的物理拓扑链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000024
的计算公式为：
Figure RE-GDA0003810091780000025
其中，节点m和节点n相邻两节点，
Figure RE-GDA0003810091780000026
为链路(m,n)的初始权重，ρm和ρn分别为节点m和节点n的联通度；ρm和ρn分别为节点m和节点n的联通度，Cm,n为节点m与相邻节点n之间所配置的所有可用通信资源；
E：结合通信业务的链路重要度和物理拓扑链路重要度对通信链路进行加权，制定考虑综合链路重要度的电力业务保护策略，电力业务保护策略即对于不同的链路 e配置的保护链路数量为
Figure RE-GDA0003810091780000031
其中，
Figure RE-GDA0003810091780000032
为链路e的保护链路数量，
Figure RE-GDA0003810091780000033
为链路e的综合链路重要度，
Figure RE-GDA0003810091780000034
Figure RE-GDA0003810091780000035
为无向通信链路集E中所有元素的综合链路重要度中的最大值，α为设定的综合链路重要度判定参数，综合链路重要度为通信业务的链路重要度与物理拓扑链路重要度之和；
F：根据得到的电力业务保护策略，按照下述方法对网络中各条链路进行配置；
1.将综合链路重要度不小于所设定的综合链路重要度判定参数的链路作为重要链路，并配置N-2的容灾备份；
2.将综合链路重要度小于设定的综合链路重要度判定参数的链路作为非重要链路，并配置N-1容灾备份。
其中，综合链路重要度不小于所设定的综合链路重要度判定参数α的链路为重要链路；综合链路重要度小于设定的综合链路重要度判定参数α的链路为非重要链路。
所述的步骤C中，在建立通信业务的链路重要度评价模型时，电力通信网中业务选取最短路径算法对电力业务进行路由。
所述的步骤D中，节点m的联通度ρm的计算公式为
Figure RE-GDA0003810091780000036
其中，M为与节点m相邻的节点集，
Figure RE-GDA0003810091780000037
rm,n为节点m和相邻节点n之间可用的时隙数。
所述的步骤E中，在进行综合链路重要度的计算时，首先对通信业务的链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000038
和物理拓扑链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000039
进行归一化之后再进行求和，所使用的归一化公式为
Figure RE-GDA00038100917800000310
其中，
Figure RE-GDA0003810091780000041
为
Figure RE-GDA0003810091780000042
或
Figure RE-GDA0003810091780000043
归一化之后的数值，
Figure RE-GDA0003810091780000044
为
Figure RE-GDA0003810091780000045
或
Figure RE-GDA0003810091780000046
样本数据中的最大值，
Figure RE-GDA0003810091780000047
为
Figure RE-GDA0003810091780000048
或
Figure RE-GDA0003810091780000049
归一化之前的数值，
Figure RE-GDA00038100917800000410
为
Figure RE-GDA00038100917800000411
或
Figure RE-GDA00038100917800000412
样本数据中的最小值；
归一化之后，综合链路重要度
Figure RE-GDA00038100917800000413
最终得到物理拓扑中综合链路重要度集合为
Figure RE-GDA00038100917800000414
其中，
Figure RE-GDA00038100917800000415
为归一化后的通信业务的链路重要度
Figure RE-GDA00038100917800000416
为归一化后的物理拓扑链路重要度
Figure RE-GDA00038100917800000417
表示第n条链路的综合链路重要度，V代表节点。
所述的步骤F包括以下具体步骤：
F1：结合电力通信网拓扑结构，考虑电力通信网中节点关联度，生成预置圈，并根据得到所有的预置圈生成备选圈集合；
F2：选取业务集合H中第一个子集，依次计算备选圈集合C中所有预置圈c 对业务集合H中第一个子集对应的业务链路的保护效率ER；然后选择保护效率ER 最高值所对应的预置圈c作为选定预置圈；随后将该选定预置圈c所对应的被选圈保护资源集合的子集f，计入已配圈保护资源集合F*；然后进入步骤F3；
其中，保护效率ER为受到保护的工作路径跳数与圈跳数之比，即ER＝PR/R， PR为受到保护的工作路径跳数，R为圈跳数，资源指电力通信光网络中的时隙，已配圈保护资源集合F*初始为空集；
F3：针对业务集合H中第一个子集对应的业务链路，判断该链路的综合链路重要度集合
Figure RE-GDA00038100917800000418
是否大于设定的链路重要度判定参数α，若大于，则进入步骤F4；若小于等于，则进入步骤F5；
F4：计算与步骤F2中选定预置圈c物理分离的保护链路LP；然后进入步骤F5；
F5：配置步骤F2中选定预置圈和步骤F4中得到的保护链路LP，并更新网络资源；然后判断业务集合H中的所有子集所对应的业务链路是否均完成配置保护；若未全部完成配置保护，则进入步骤F6；若已全部完成配置保护，则退出；
F6：选取业务集合H中下一个子集，判断该子集所对应的业务链路，是否已被已配圈保护资源集合F*中的资源保护；
若未被保护，则按照步骤F2中的方法，依次计算备选圈集合C中所有预置圈对该子集所对应的业务链路的保护效率ER，并确定选定预置圈对该子集所对应的业务链路进行保护，然后在更新已配圈保护资源集合F*后进入步骤F3；若已被保护，则直接进入步骤F3。
所述的步骤F1包括以下具体步骤：
F11：将电力通信网络拓扑节点集合N中任意两节点n1和n2之间不相交的路径数量，作为节点n1和n2之间的节点关联度d；电力通信网络拓扑节点集合N中，将任意两节点之间的节点关联度中的最小值，作为网络拓扑节点集合N的节点互关联度η，其中，
Figure RE-GDA0003810091780000051
n1∈N，n2∈N，d(n1,n2)≥η；
F12：首先遍历电力通信网络拓扑节点集合V中所有节点，并将任意两节点作为一个节点组，计算每个节点组中两节点的节点关联度，最终生成节点关联度集合 D；
然后在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，选取一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组(n1，n2)，再遍历集合V中除节点n1和n2以外所有的节点；
若该节点加入节点组(n1，n2)后，加入后的节点组的节点互关联度η仍然不小于设定阈值μ，则保留该节点并将加入该节点后的节点组作为保护圈上节点集合 P的子集；然后继续判断下一个节点；
若加入该节点后的节点组的节点互关联度η小于设定阈值μ，则舍弃该节点并将加入该节点前的节点组作为保护圈上节点集合P的子集，然后继续判断下一个节点；
当集合V中最后一个节点完成判断后，得到保护圈上节点集合P的子集P1；
在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，遍历除节点组(n1，n2) 以外，每一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组，并按照上述方法，依次得到保护圈上节点集合P的子集P2，P3，……，Pt；
根据得到的保护圈上节点集合P的子集P1至Pt，最终得到保护圈上节点集合 P；
F13：对每一个保护圈上节点集合P的子集，分别寻找该子集中任意两个节点之间的路径，且所寻找到路径均不重复，最终根据得到的路径形成对应子集的预置圈c；
F14：在保护圈上节点集合P的每一个子集中，从该子集中的第一个节点开始，依次寻找第一个节点与其他节点之间的路径，且将所得路径中与预置圈c中路径不重合的所有路径，作为预置圈c的可保护的跨接路径；然后将保护圈上节点集合P 中该子集中的预置圈c中的路径及所寻找到的所有的跨接路径，作为该预置圈c对应的被选圈保护资源集合的子集f；
按照上述方法继续判断，直至保护圈上节点集合P中每一个子集中的每一个节点均完成跨接路径的寻找，得到若干个被选圈保护资源集合的子集；
然后根据得到的所有的被选圈保护资源集合的子集，生成被选圈保护资源集合F；并根据保护圈上节点集合P的每一个子集的预置圈c，生成备选圈集合C。
所述的步骤F12中，设定的阈值μ取值为3。
所述的步骤E中，设定的综合链路重要度判定参数α取值为0.5。
一种计算机装置，包括处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机程序，且计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中任意一种考综合链路重要度的电力业务保护方法。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行如权利要求1至8中任意一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法。
本发明通过分析电力通信网拓扑结构、通信资源以及传输业务的限制与要求，结合通信业务的链路重要度和物理拓扑链路重要度构建综合链路重要度，在充分考虑综合链路重要度影响的前提下，采用预置圈的保护配置形式，结合电力业务特点以及网络物理拓扑，构建了电力业务保护方法，为重要度较高的节点提供N-2的容灾备份能力，在消耗较少通信资源的情况下，有效的提高了电力通信网的抗风险能力。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：
如图1所示，本发明所述的考虑链路失效概率的电力业务保护方法，包括以下步骤：
A：构建电力通信网网络拓扑；
将光纤传输线抽象为链路，以500kV或220kV变电站作为电力通信网络拓扑节点，构架电力通信网络拓扑G(V,E)，其中，V＝{1,2,...,W}表示电力通信网络拓扑节点集合，E＝{1,2,...,M}表示无向通信链路集，H＝{(s,d,i)}表示电力通信网中的电力业务，s为业务发出结点，d为业务终止节点，i为业务重要度，s,d∈V；
B：根据电力通信网中各类电力业务的特点设定各类电力业务的重要度；其中，电力通信网中各类电力业务主要包括电网生成业务、企业管理业务和辅助支撑系统业务；
电网生成业务包括电网运行控制业务、电网运行监测业务、电网运行辅助支撑业务和电网运行管理业务、变电站“三遥”业务等，此类业务对于实时性、安全性和可靠性要求最高，一旦中断将影响电网的正常稳定运行，因此业务重要度最高；
企业管理业务包括行政办公、综合管理、95598业务等，此类业务对于传输时延并无特殊要求，但是对业务可靠性要求较高，一旦出现中断，将影响电网企业的正常管理；
辅助支撑系统业务主要是提升电网运行及公司运营管理效率的辅助工具性技术系统，目前，辅助支撑系统业务主要包括办公自动化系统、行政交换系统、电视电话会议系统，此类业务中断均有相应弥补手段，并且可以采用重路由的方式进行业务恢复，因此业务重要度最低。
本实施例中，业务类型及所设定的重要度如下表所示。
Figure RE-GDA0003810091780000071
Figure RE-GDA0003810091780000081
C：考虑电力通信网中业务路由，建立通信业务的链路重要度评价模型；
本发明中，在建立通信业务的链路重要度评价模型时，电力通信网中业务选取最短路径算法对电力业务进行路由，业务路由的节点集合为LB＝{v1,v2,...,vn}，其中，v1至vn代表路由经过的通信节点，v1为业务路由源节点，Vn为业务路由目的节点。最短路径算法可采用现有Dijkstra算法。
对电力通信网拓扑中无向通信链路集E中的元素Ei进行链路重要度评价时，元素Ei的链路重要度IEi与其承载业务相关。本发明中，链路Ei的通信业务的链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000082
为链路Ei所承载业务的重要度之和，即
Figure RE-GDA0003810091780000083
其中，链路集E中所承载业务集为
Figure RE-GDA0003810091780000084
表示链路集E中所承载业务集BE中的第n个元素，Bi表示链路集E中所承载业务集BE中的第i个业务；
D：结合电力通信网拓扑结构，构建物理拓扑链路重要度评价模型；
本发明中，由于电力通信网中心节点、重要变电站点节点联通度较大，且电力通信网底层传输介质为光缆，对于重要站点，其所配置光缆线芯数多，通信资源丰富，因此在采用最短路径算法为电力通信业务选取路由时，会有大量业务路径将该节点作为路由节点，进而提高该节点的重要度。同时，由于光交换设备的故障率越来越低，且在重要节点还配有备用设备或冗余接口，因此物理拓扑链路重要度评价模型不受站点设备影响。
当链路传输电力业务时，该链路两端节点作为业务的源宿节点将同时参与业务传输，因此还应考虑链路两端节点的联通度。
基于上述多方面考虑，本发明中，节点m的联通度ρm为：
Figure RE-GDA0003810091780000091
其中，M为与节点m相邻的节点集，
Figure RE-GDA0003810091780000092
rm,n为节点m和相邻节点n之间可用的时隙数，Cm,n为节点m与相邻节点n之间所配置的所有可用通信资源，即电力通信网中节点m和n之间的所有时隙数。
由于物理拓扑链路重要度取决于下述几个方面：1：链路两端节点联通度；2：光缆长度或建设成本；3：可用通信资源。因此本发明中定义链路(m,n)的物理拓扑链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000093
为：
Figure RE-GDA0003810091780000094
其中，
Figure RE-GDA0003810091780000095
为链路(m,n)的初始权重，通常为光缆长度或建设成本；ρm和ρn分别为节点m和节点n的联通度；
E：结合通信业务的链路重要度和物理拓扑链路重要度对通信链路进行加权，制定考虑综合链路重要度的电力业务保护策略。
本发明中，结合通信业务的链路重要度和物理拓扑链路重要度对通信链路进行加权，充分考虑综合链路重要度，对不同链路采取差异化保护策略，从而制定考虑综合链路重要度的电力业务保护策略。其中，综合链路重要度为通信业务的链路重要度与物理拓扑链路重要度之和。
由于通信业务的链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000096
和物理拓扑链路重要度
Figure RE-GDA0003810091780000097
差异较大，无法直接求和，且对链路重要度影响标准存在差异，因此在本发明中，对二者进行归一化之后再进行求和，所使用的归一化公式为：
Figure RE-GDA0003810091780000098
其中，
Figure RE-GDA0003810091780000099
为
Figure RE-GDA00038100917800000910
或
Figure RE-GDA00038100917800000911
归一化之后的数值，
Figure RE-GDA00038100917800000912
为
Figure RE-GDA00038100917800000913
或
Figure RE-GDA00038100917800000914
样本数据中的最大值，
Figure RE-GDA0003810091780000101
为
Figure RE-GDA0003810091780000102
或
Figure RE-GDA0003810091780000103
归一化之前的数值，
Figure RE-GDA0003810091780000104
为
Figure RE-GDA0003810091780000105
或
Figure RE-GDA0003810091780000106
样本数据中的最小值；
由于
Figure RE-GDA0003810091780000107
和
Figure RE-GDA0003810091780000108
这两个指标与链路重要度均呈正相关关系，因此本发明中采用相同的归一化计算方法。需要说明的是，在套用上述公式对
Figure RE-GDA0003810091780000109
进行归一化时，
Figure RE-GDA00038100917800001010
即为
Figure RE-GDA00038100917800001011
表示归一化之后的数值，公式中
Figure RE-GDA00038100917800001012
和
Figure RE-GDA00038100917800001013
对应使用
Figure RE-GDA00038100917800001014
样本数据中的最大值、
Figure RE-GDA00038100917800001015
归一化之前的数值和
Figure RE-GDA00038100917800001016
样本数据中的最小值。
归一化之后，
Figure RE-GDA00038100917800001017
其中，IEi为综合链路重要度，
Figure RE-GDA00038100917800001018
为归一化后的通信业务的链路重要度
Figure RE-GDA00038100917800001019
为归一化后的物理拓扑链路重要度
Figure RE-GDA00038100917800001020
最终得到物理拓扑中综合链路重要度集合为
Figure RE-GDA00038100917800001021
表示第n条链路的综合链路重要度，V代表节点；
本发明中，根据得到的每条链路的综合链路重要度，对不同的链路进行差异化保护；对于综合重要度较高的链路，采用N-2的保护策略，对于综合重要度较低的链路，采用N-1的保护策略，以提高电力通信网的可靠性。本实施例中，对于不同的链路e，配置的保护链路数量
Figure RE-GDA00038100917800001022
为：
Figure RE-GDA00038100917800001023
其中，
Figure RE-GDA00038100917800001024
为链路e的保护链路数量，
Figure RE-GDA00038100917800001025
为链路e的综合链路重要度，
Figure RE-GDA00038100917800001026
Figure RE-GDA00038100917800001027
为无向通信链路集E中所有元素的综合链路重要度中的最大值，α为设定的综合链路重要度判定参数。
本实施例中，α可取值0.5，即预期在一个标准网络中，有半数链路被划分为重要链路，所述标准网络为网络中节点度相同的网络。
F：根据得到的考虑综合链路重要度的电力业务保护策略，对网络中各条链路进行配置；
在对链路进行保护时，考虑到当网络中业务较为稀疏时，会造成保护资源的相对的冗余，剩余保护容量即为当前网络中配置的保护资源冗余的部分，这部分资源仍可用来保护之后到来的业务。因此本发明中，将综合链路重要度不小于所设定的综合链路重要度判定参数α的链路作为重要链路；将综合链路重要度小于设定的综合链路重要度判定参数α的链路作为非重要链路，并进行如下配置：
(1)对于重要链路配置N-2的容灾备份。
由于此类链路在网络拓扑中位置重要，传输业务较多，因此采用线性保护与共享保护联合的保护资源配置方式，在提供N-2容灾备份能力的同时，能够最大程度的提高网络资源利用效率。共享保护采用预置圈进行配置，线性保护采用1+1或1:1 备份保护进行配置。
(2)对于非重要链路配置N-1容灾备份。
由于此类链路通常位于网络边缘，且传输业务量较低，因此采用预置圈这类共享保护形式进行配置，在保证链路中断业务可以及时倒换的前提下，降低网络冗余配置。
在步骤F中，对网络中链路进行配置保护时，具体方法如下：
F1：结合电力通信网拓扑结构，考虑电力通信网中节点关联度，生成预置圈；并根据得到所有的预置圈生成备选圈集合。
所述的步骤F1包括以下具体步骤：
F11：定义电力通信网络拓扑节点集合N中任意两节点n1和n2之间不相交的路径数量，作为节点n1和n2之间的节点关联度d；电力通信网络拓扑节点集合N中，将任意两节点之间的节点关联度中的最小值，作为网络拓扑节点集合N的节点互关联度η，其中，
Figure RE-GDA0003810091780000111
n1∈N，n2∈N，d(n1,n2)≥η；
F12：首先遍历电力通信网络拓扑节点集合V中所有节点，并将任意两节点作为一个节点组，计算每个节点组中两节点的节点关联度，最终生成节点关联度集合 D；
然后在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，选取一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组(n1，n2)，再遍历集合V中除节点n1和n2以外所有的节点；
若该节点加入节点组(n1，n2)后，加入后的节点组的节点互关联度η仍然不小于设定阈值μ，则保留该节点并将加入该节点后的节点组作为保护圈上节点集合 P的子集；然后继续判断下一个节点；
若加入该节点后的节点组的节点互关联度η小于设定阈值μ，则舍弃该节点并将加入该节点前的节点组作为保护圈上节点集合P的子集，然后继续判断下一个节点；
当集合V中最后一个节点完成判断后，得到保护圈上节点集合P的子集P1；
在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，遍历除节点组(n1，n2) 以外，每一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组，并按照上述方法，依次得到保护圈上节点集合P的子集P2，P3，……，Pt；
根据得到的保护圈上节点集合P的子集P1至Pt，最终得到保护圈上节点集合 P。
本发明中，为提高所生成的预置圈保护效率以及业务倒换的可靠性，且配合后文中所设置的预置圈中的跨接路径，以为电力业务提供有效的备份资源，提高网络整体吞吐量，本实施例中，设定阈值μ＝3。即在后文中寻找预置圈中的跨接路径时，为保证预置圈中至少存在一条跨接路径，保护圈上节点集合中的子集节点互关联度最小值为3。
F13：对每一个保护圈上节点集合P的子集，分别寻找该子集中任意两个节点之间的路径，且所寻找到路径均不重复，最终根据得到的路径形成对应子集的预置圈c；
F14：在保护圈上节点集合P的每一个子集中，从该子集中的第一个节点开始，依次寻找第一个节点与其他节点之间的路径，且将所得路径中与预置圈c中路径不重合的所有路径，作为预置圈c的可保护的跨接路径；然后将保护圈上节点集合P 中该子集中的预置圈c中的路径及所寻找到的所有的跨接路径，作为该预置圈c对应的被选圈保护资源集合的子集f；
按照上述方法继续判断，直至保护圈上节点集合P中每一个子集中的每一个节点均完成跨接路径的寻找，得到若干个被选圈保护资源集合的子集；
然后根据得到的所有的被选圈保护资源集合的子集，生成被选圈保护资源集合F；并根据保护圈上节点集合P的每一个子集的预置圈c，生成备选圈集合C。
F2：选取业务集合H中第一个子集，依次计算备选圈集合C中所有预置圈c 对业务集合H中第一个子集对应的业务链路的保护效率ER；然后选择保护效率ER 最高值所对应的预置圈c作为选定预置圈，利用该选定预置圈对业务集合H中第一个子集所对应的业务链路进行第一次保护；
随后将该选定预置圈c所对应的被选圈保护资源集合的子集f，计入已配圈保护资源集合F*；然后进入步骤F3；
其中，保护效率ER为受到保护的工作路径跳数与圈跳数之比，即ER＝PR/R， PR为受到保护的工作路径跳数，R为圈跳数，上述的资源指电力通信光网络中的时隙；已配圈保护资源集合F*初始为空集。
F3：针对业务集合H中第一个子集对应的业务链路，判断该链路的综合链路重要度集合
Figure RE-GDA0003810091780000131
是否大于设定的链路重要度判定参数α，若大于，则进入步骤F4；若小于等于，则进入步骤F5；
F4：计算与步骤F2中选定预置圈c物理分离的保护链路LP；然后进入步骤F5；
其中，保护链路LP用于对业务集合H中第一个子集所对应的业务链路进行第二次保护，计算与预置圈c物理分离的保护链路LP，即选取与预置圈c不重复的路径，寻径手段为现有技术，在此不再赘述。
F5：配置步骤F2中选定预置圈和步骤F4中得到的保护链路LP，并更新网络资源；然后判断业务集合H中的所有子集所对应的业务链路是否均完成配置保护；若未全部完成配置保护，则进入步骤F6；若已全部完成配置保护，则退出；
F6：选取业务集合H中下一个子集，判断该子集所对应的业务链路，是否已被已配圈保护资源集合F*中的资源保护；
若未被保护，则按照步骤F2中的方法，依次计算备选圈集合C中所有预置圈对该子集所对应的业务链路的保护效率ER，并确定选定预置圈对该子集所对应的业务链路进行保护，然后在更新已配圈保护资源集合F*后进入步骤F3；若已被保护，则直接进入步骤F3。
本发明对于不同综合重要度的链路采取了差异化的保护策略，在保证高效利用网络资源的情况下，有效的为重要链路提供N-2的容灾备份，为其他链路提供N-1 的容灾备份。在采用传统的、不区分链路重要度的保护配置方法时，当前电力通信网资源现状无法对所有链路进行N-2的容灾备份，若网络中出现两点故障，此时将会对重要链路上的业务进行重路由，导致占用网管处理器大量资源且恢复时间长，极易造成重要链路上的业务中断，本方法在步骤F2和F4中对业务路径配置了可以对抗网络中两点故障的保护策略，使业务具备了N-2的容灾备份。对于网络边缘链路，其传输业务量较少，且业务重要度低，若对其进行N-2的容灾配置，则会造成网络资源的浪费，为了避免这一情况，本方法步骤E中对电力通信网拓扑中综合链路重要度进行了区分，提出了差异化的保护策略，有效的避免了网络资源的浪费。若在网络中出现两点故障，影响其业务时，可直接对其业务进行重路由进行业务恢复。
本发明中，基于与方法实施例相同的技术构思，提出本发明的另一实施例，即提供一种计算机装置，包括处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机程序，且计算机程序被处理器执行时，实现前述如权利要求1至8中任意一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行前述如权利要求1至8中任意一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
A：将光纤传输线抽象为链路，以变电站作为电力通信网络拓扑节点，构架电力通信网络拓扑G(V,E)；
其中，V＝{1,2,...,W}表示电力通信网络拓扑节点集合，E＝{1,2,...,M}表示无向通信链路集，H＝{(s,d,i)}表示电力通信网中的电力业务，s为业务发出结点，d为业务终止节点，i为业务重要度，s,d∈V；
B：根据电力通信网中各类电力业务的特点设定各类电力业务的重要度；
其中，电力通信网中各类电力业务主要包括电网生成业务、企业管理业务和辅助支撑系统业务；
C：考虑电力通信网中业务路由，建立通信业务的链路重要度评价模型，链路Ei的通信业务的链路重要度
Figure FDA0003690571030000011
的计算公式为：
Figure FDA0003690571030000012
其中，链路集E中所承载业务集为
Figure FDA0003690571030000013
Figure FDA0003690571030000014
表示链路集E中所承载业务集BE中的第n个元素，Bi表示链路集E中所承载业务集BE中的第i个业务；
D：结合电力通信网拓扑结构，建立物理拓扑链路重要度评价模型，链路(m,n)的物理拓扑链路重要度
Figure FDA0003690571030000015
的计算公式为：
Figure FDA0003690571030000016
其中，节点m和节点n相邻两节点，
Figure FDA0003690571030000017
为链路(m,n)的初始权重，ρm和ρn分别为节点m和节点n的联通度；ρm和ρn分别为节点m和节点n的联通度，Cm,n为节点m与相邻节点n之间所配置的所有可用通信资源；
E：结合通信业务的链路重要度和物理拓扑链路重要度对通信链路进行加权，制定考虑综合链路重要度的电力业务保护策略，电力业务保护策略即对于不同的链路e配置的保护链路数量为
Figure FDA0003690571030000018
其中，
Figure FDA0003690571030000021
为链路e的保护链路数量，
Figure FDA0003690571030000022
为链路e的综合链路重要度，
Figure FDA0003690571030000023
Figure FDA0003690571030000024
为无向通信链路集E中所有元素的综合链路重要度中的最大值，α为设定的综合链路重要度判定参数，综合链路重要度为通信业务的链路重要度与物理拓扑链路重要度之和；
F：根据得到的电力业务保护策略，按照下述方法对网络中各条链路进行配置；
(1)将综合链路重要度不小于所设定的综合链路重要度判定参数的链路作为重要链路，并配置N-2的容灾备份；
(2)将综合链路重要度小于设定的综合链路重要度判定参数的链路作为非重要链路，并配置N-1容灾备份；
其中，综合链路重要度不小于所设定的综合链路重要度判定参数α的链路为重要链路；综合链路重要度小于设定的综合链路重要度判定参数α的链路为非重要链路。
2.根据权利要求1所述的基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于，所述的步骤C中，在建立通信业务的链路重要度评价模型时，电力通信网中业务选取最短路径算法对电力业务进行路由。
3.根据权利要求1所述的基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于，所述的步骤D中，节点m的联通度ρm的计算公式为
Figure FDA0003690571030000025
其中，M为与节点m相邻的节点集，
Figure FDA0003690571030000026
rm,n为节点m和相邻节点n之间可用的时隙数。
4.根据权利要求1所述的基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于：所述的步骤E中，在进行综合链路重要度的计算时，首先对通信业务的链路重要度
Figure FDA0003690571030000027
和物理拓扑链路重要度
Figure FDA0003690571030000028
进行归一化之后再进行求和，所使用的归一化公式为
Figure FDA0003690571030000029
其中，
Figure FDA00036905710300000210
为
Figure FDA00036905710300000211
或
Figure FDA00036905710300000212
归一化之后的数值，
Figure FDA00036905710300000213
为
Figure FDA00036905710300000214
或
Figure FDA00036905710300000215
样本数据中的最大值，
Figure FDA0003690571030000031
为
Figure FDA0003690571030000032
或
Figure FDA0003690571030000033
归一化之前的数值，
Figure FDA0003690571030000034
为
Figure FDA0003690571030000035
或
Figure FDA0003690571030000036
样本数据中的最小值；
归一化之后，综合链路重要度
Figure FDA0003690571030000037
最终得到物理拓扑中综合链路重要度集合为
Figure FDA0003690571030000038
其中，
Figure FDA0003690571030000039
为归一化后的通信业务的链路重要度
Figure FDA00036905710300000310
为归一化后的物理拓扑链路重要度
Figure FDA00036905710300000311
表示第n条链路的综合链路重要度，V代表节点。
5.根据权利要求1所述的基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于，所述的步骤F包括以下具体步骤：
F1：结合电力通信网拓扑结构，考虑电力通信网中节点关联度，生成预置圈，并根据得到所有的预置圈生成备选圈集合；
F2：选取业务集合H中第一个子集，依次计算备选圈集合C中所有预置圈c对业务集合H中第一个子集对应的业务链路的保护效率ER；然后选择保护效率ER最高值所对应的预置圈c作为选定预置圈；随后将该选定预置圈c所对应的被选圈保护资源集合的子集f，计入已配圈保护资源集合F*；然后进入步骤F3；
其中，保护效率ER为受到保护的工作路径跳数与圈跳数之比，即ER＝PR/R，PR为受到保护的工作路径跳数，R为圈跳数，资源指电力通信光网络中的时隙，已配圈保护资源集合F*初始为空集；
F3：针对业务集合H中第一个子集对应的业务链路，判断该链路的综合链路重要度集合
Figure FDA00036905710300000312
是否大于设定的链路重要度判定参数α，若大于，则进入步骤F4；若小于等于，则进入步骤F5；
F4：计算与步骤F2中选定预置圈c物理分离的保护链路LP；然后进入步骤F5；
F5：配置步骤F2中选定预置圈和步骤F4中得到的保护链路LP，并更新网络资源；然后判断业务集合H中的所有子集所对应的业务链路是否均完成配置保护；若未全部完成配置保护，则进入步骤F6；若已全部完成配置保护，则退出；
F6：选取业务集合H中下一个子集，判断该子集所对应的业务链路，是否已被已配圈保护资源集合F*中的资源保护；
若未被保护，则按照步骤F2中的方法，依次计算备选圈集合C中所有预置圈对该子集所对应的业务链路的保护效率ER，并确定选定预置圈对该子集所对应的业务链路进行保护，然后在更新已配圈保护资源集合F*后进入步骤F3；若已被保护，则直接进入步骤F3。
6.根据权利要求5所述的基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于，所述的步骤F1包括以下具体步骤：
F11：将电力通信网络拓扑节点集合N中任意两节点n1和n2之间不相交的路径数量，作为节点n1和n2之间的节点关联度d；电力通信网络拓扑节点集合N中，将任意两节点之间的节点关联度中的最小值，作为网络拓扑节点集合N的节点互关联度η，其中，
Figure FDA0003690571030000041
n1∈N，n2∈N，d(n1,n2)≥η；
F12：首先遍历电力通信网络拓扑节点集合V中所有节点，并将任意两节点作为一个节点组，计算每个节点组中两节点的节点关联度，最终生成节点关联度集合D；
然后在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，选取一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组(n1，n2)，再遍历集合V中除节点n1和n2以外所有的节点；
若该节点加入节点组(n1，n2)后，加入后的节点组的节点互关联度η仍然不小于设定阈值μ，则保留该节点并将加入该节点后的节点组作为保护圈上节点集合P的子集；然后继续判断下一个节点；
若加入该节点后的节点组的节点互关联度η小于设定阈值μ，则舍弃该节点并将加入该节点前的节点组作为保护圈上节点集合P的子集，然后继续判断下一个节点；
当集合V中最后一个节点完成判断后，得到保护圈上节点集合P的子集P1；
在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，遍历除节点组(n1，n2)以外，每一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组，并按照上述方法，依次得到保护圈上节点集合P的子集P2，P3，……，Pt；
根据得到的保护圈上节点集合P的子集P1至Pt，最终得到保护圈上节点集合P；
F13：对每一个保护圈上节点集合P的子集，分别寻找该子集中任意两个节点之间的路径，且所寻找到路径均不重复，最终根据得到的路径形成对应子集的预置圈c；
F14：在保护圈上节点集合P的每一个子集中，从该子集中的第一个节点开始，依次寻找第一个节点与其他节点之间的路径，且将所得路径中与预置圈c中路径不重合的所有路径，作为预置圈c的可保护的跨接路径；然后将保护圈上节点集合P中该子集中的预置圈c中的路径及所寻找到的所有的跨接路径，作为该预置圈c对应的被选圈保护资源集合的子集f；
按照上述方法继续判断，直至保护圈上节点集合P中每一个子集中的每一个节点均完成跨接路径的寻找，得到若干个被选圈保护资源集合的子集；
然后根据得到的所有的被选圈保护资源集合的子集，生成被选圈保护资源集合F；并根据保护圈上节点集合P的每一个子集的预置圈c，生成备选圈集合C。
7.根据权利要求5所述的基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于：所述的步骤F12中，设定的阈值μ取值为3。
8.根据权利要求1所述的基于综合链路重要度的电力业务保护方法，其特征在于：所述的步骤E中，设定的综合链路重要度判定参数α取值为0.5。
9.一种计算机装置，其特征在于：包括处理器和存储器；所述存储器中存储有计算机程序，且计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中任意一种考综合链路重要度的电力业务保护方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行如权利要求1至8中任意一种基于综合链路重要度的电力业务保护方法。
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