基于電力調度數據網傳輸特性分析

高小芊　寇霄宇　何宇雄　苑晉沛

摘 要：電力調度數據網的安全性和可靠性直接影響電力系統的穩定運行，這是由于電力調度數據網承載著大量關鍵信息的交互任務，基于此，文章建立了電力調度數據網數據傳輸模型，并圍繞該模型對電力調度數據網的傳輸特性進行了深入分析，希望由此得出的結論能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

關鍵詞：電力調度數據網；信息擁堵；基尼系數

中圖分類號：TM734 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0175-02

Abstract： The security and reliability of the power dispatching data network directly affect the stable operation of the power system， because the power dispatching data network carries a large number of key information of the interaction task. Based on this， in this paper， the data transmission model of power dispatching data network is established， and the transmission characteristics of power dispatching data network are deeply analyzed around the model， in the hope that the conclusions can bring some inspiration to the relevant industry.

Keywords： power dispatching data network； information congestion； Gini coefficient

前言

作為大型互聯電網的重要組成，電力調度數據網直接關系著電網調度自動化的實現。隨著近年來通信技術和信息技術的快速發展，我國電力調度數據網在規模、承載的業務量方面均實現了長足發展，其本身的重要性也在不斷提升，而為了在電力調度數據網發展過程中較好保證其安全性與可靠性，正是本文就電力調度數據網傳輸特性展開具體研究的原因所在。

1 電力調度數據網數據傳輸模型

1.1 數據傳輸模型

為提升本文研究質量和針對性，本文將電力調度數據網抽象為一個由節點和鏈路構成的網絡模型，鏈路和節點的具體內涵如下所示：（1）節點。電力調度數據網中的節點指的是聯網的通信控制處理機和主計算機，其主要具備存儲轉發功能、發包功能。（2）鏈路。電力調度數據網中的鏈路指的是2個節點間承載信息流的線路或信道，本文研究不考慮鏈路的容量限制。

結合調度數據網數據傳輸的動態行為，本文得出了以下模型：

該模型表示的是調度數據網數據傳輸過程中節點i的緩存區在時刻t存儲數據包的數量，該模型中的Li（t-1）、xji（t）、Ki分別是指時刻t-1節點i緩存區的數據包總量、時刻t節點i從節點j接受的數據包數量、單位時間節點i轉發數據包數量。考慮到我國電力調度數據網多采用分層設計原則、路由器差異化配置，因此假設電力調度數據網各層Ki比為10：5：1，該比值對應核心層、骨干層、接入層節點，這一比值的確定是由于三者的數據處理能力大小排序為核心層>骨干層>接入層[1]。

1.2 數據包擁塞率

作為通信網絡中的常見現象，信息擁塞的發生意味著數據流量超過網絡處理能力，而如果電力調度數據網出現信息擁堵，電力系統業務往往會受到較為嚴重的影響，因此數據包擁堵率這一信息擁堵的表現必須在研究中得到重視，這里的數據包擁堵率指的是電力調度數據網各節點滯留數據包總量與數據包總數量的比值，結合上述模型即可將數據包擁塞率表示為：

1.3 信息流向模擬

網絡分層、具體業務類別直接影響電力調度數據網信息流向，一般來說廣域測量、EMS等監控任務會賦予電力調度數據網信息流向“垂直”特征，本文將這類特征的出現稱之為垂直信息流模式。而對于辦公信息、生產管理信息的傳輸來說，由于這類業務的信息流向具備明顯隨機性且信息交換量較大，本文將其稱為隨機信息流模式。

結合上述認知，本文將垂直信息流模式中網絡任意數據包i起始節點和目的節點滿足條件定義為：

1.4 數據傳輸仿真流程

結合上述分析，本文確定了電力調度數據網的傳輸特性仿真流程，即：“輸入網絡結構數據，設置？姿→設置Ts，初始化時間t=1→初始化i=1→是否模擬垂直信息流模式？→i是否屬于集合J或集合H→節點i產生新數據包且目的節點滿足式（3）→模擬隨機信息流模式節點i產生新數據包且目的節點滿足式（4）→根據節點i與目的節點最短路徑，為其選擇下一傳輸節點→判斷轉發數據包是否達到目的節點→是否所有節點完成發包和存儲轉發→時間t=t+1→t是否大于Ts→計算？濁”。

2 電力調度數據網的傳輸特性

參考實際系統構造星型結構的電力調度數據網、網狀結構的電力調度數據網，其中星型結構的電力調度數據網由省調和備調節點構成核心層、10個地調節點和15個樞紐變電站構成骨干層、78個變電站和15個發電廠構成接入層，均采用雙歸結構與骨干層相連；網狀結構的電力調度數據網構成與星型結構的電力調度數據網相似，但其骨干層節點首先與環形或網狀相連，圖1為星型結構的電力調度數據網。

2.1 垂直信息流模式模擬

結合上述研究開展垂直信息流模式模擬，即可得出電力調度數據網？濁與？姿之間的關系，而結合二者關系展開深入分析可以發現，？姿的增加會造成？濁的變大，而這種影響存在著一個臨界值？姿c，？濁的增加會以臨界值分為平穩狀態和快速增長狀態，本文研究設定？姿c=0.05，由此即可確定？濁與？姿的關系為：

因此可以斷定？姿c在一定程度上反映電力調度數據網的數據處理能力，？姿c的數值越大代表電力調度數據網緩解數據擁堵能力越強。

而在圍繞星型結構的電力調度數據網、網狀結構的電力調度數據網開展的仿真分析中不難發現，二者？姿c的值分別為？姿c=0.78、？姿c=0.34，由此可判斷垂直信息流模式下星型結構的電力調度數據網在緩解數據擁堵方面的表現更為優秀，而本文研究認為這種情況的出現是由于該結構的電力調度數據網能夠實現數據包通過最短路徑進行傳輸。進一步分析垂直信息流模式下電力調度數據網節點介數累積分布，即可采用基尼系數分析兩種結構電力調度數據網，二者的基尼系數分別為0.2378、0.3777，由此可斷定基尼系數較大的網狀結構節點介數分布不均勻，網狀結構電力調度數據網因具備較高數據包集中程度而更容易發生信息擁塞。

2.2 隨機信息流模式模擬

開展隨機信息流模式下的仿真模擬得出？濁與？姿之間的關系，即可得出星型與網狀兩種結構電力調度數據網的？姿c分別為0.19、0.13，由此可見星型結構的電力調度數據網在緩解數據擁塞方面所具備的優勢，能夠更好緩解信息擁塞，這也是兩種結構介數分布近似但星型結構優勢明顯的原因所在。

3 結束語

星型結構的電力調度數據傳輸模型應用效果較為優秀。而在此基礎上，本文確定的數據包擁塞率可清楚判斷信息擁塞程度、星型結構傳輸性能較為優秀、核心層節點對電力調度數據網傳輸特性影響明顯，則證明了研究的價值。因此，在相關理論研究和實踐探索中，本文內容能夠發揮一定參考作用。

參考文獻：

[1]何劍峰，羅豫，王宇飛.電力調度數據網仿真建模及路由協議攻擊影響[J].武漢大學學報（理學版），2017，63（02）：163-171.

[2]王海明.電力調度數據網傳輸特性分析[J].山東工業技術，2017（01）：179.endprint