電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸特性分析

張樹(shù)豐　蔡輝　劉仕寧　陳霞飛

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力需求量逐漸的增多，給電力企業(yè)用電管理以及安全提出了更高的要求。電網(wǎng)調(diào)度工作是保證電網(wǎng)運(yùn)行安全以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，所以必須加強(qiáng)對(duì)調(diào)度安全管理以及風(fēng)險(xiǎn)控制，才能創(chuàng)建一個(gè)安全穩(wěn)定的用電環(huán)境，為社會(huì)的和諧發(fā)展做出貢獻(xiàn)。電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中各個(gè)設(shè)備、變電站、調(diào)度中心等相關(guān)數(shù)據(jù)信息的傳輸工作，對(duì)可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性具有較高的要求。

關(guān)鍵詞：電力調(diào)度;數(shù)據(jù)網(wǎng);傳輸;特性

一、 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸模型和結(jié)構(gòu)特征

電力調(diào)度數(shù)據(jù)主要由節(jié)點(diǎn)與鏈路這兩部分組成，其中節(jié)點(diǎn)主要由互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)或者是控制整個(gè)電力處理器組成，而鏈路是指兩個(gè)節(jié)點(diǎn)互相聯(lián)系的線路，一半在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸時(shí)，都會(huì)以從高到低的形式進(jìn)行傳輸[1]。在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁塞率的現(xiàn)象發(fā)生，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息化的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)信息在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生擁塞是一種正?，F(xiàn)象。但是這種現(xiàn)象在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸過(guò)程中會(huì)直接影響電力系統(tǒng)的的安全性與穩(wěn)定性。

在電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸過(guò)程中還要注意電力調(diào)度的信息流向模擬，同時(shí)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的信息流向具有非常明顯的特點(diǎn)，其在運(yùn)行時(shí)常常會(huì)以網(wǎng)絡(luò)分層的形式運(yùn)行，如果不能按照指定要求操作還會(huì)直接影響電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中其他的業(yè)務(wù)。另外，在信息流向模擬時(shí)，相關(guān)工作人員還會(huì)將其分成以下兩種：垂直信息流模式、隨機(jī)信息流模式。其中垂直信息流主要通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)度核心層發(fā)出控制命令，并將這些傳輸命令轉(zhuǎn)移到相對(duì)的廠站中，讓相關(guān)工作人員都按照指定的要求進(jìn)行工作;而隨機(jī)信息流模式常常與信息技術(shù)相結(jié)合，只有這樣才能將其中的特點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)，從而提高信息流向模擬的工作效率與質(zhì)量。這種信息流向模擬在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，保證各行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中可以跟上社會(huì)發(fā)展的腳步，這對(duì)于電力行業(yè)來(lái)說(shuō)也不例外[2]。電力行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中所傳遞的數(shù)據(jù)信息常常通過(guò)電力調(diào)度網(wǎng)進(jìn)行傳輸，并選擇一些選擇性較大的隨機(jī)信息流模式傳輸。

二、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳輸特性

為了分析電流數(shù)據(jù)調(diào)度網(wǎng)的傳輸特性，本文構(gòu)建了兩個(gè)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在與實(shí)際電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)相結(jié)合的基礎(chǔ)上構(gòu)造具有典型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)，分別為星型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)包括核心層、骨干層和接入層，接入層包括若干個(gè)發(fā)電廠核發(fā)電站，骨干層包括若干個(gè)樞紐變電站和地調(diào)節(jié)點(diǎn)，接入層和骨干層之間以雙軌結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，核心層包括備調(diào)節(jié)點(diǎn)和省調(diào)，核心層采用星型結(jié)構(gòu)與骨干層相接。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的各層節(jié)點(diǎn)構(gòu)成同樣包括核心層、骨干層和接入層，其接入方式與星型結(jié)構(gòu)不同，通過(guò)網(wǎng)狀或環(huán)境的方式將各骨干層節(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)之后，再以網(wǎng)狀方式將骨干層節(jié)點(diǎn)與核心層節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)。

根據(jù)上文對(duì)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸模型的分析，在隨機(jī)信息流模式和垂直信息流模式下，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的據(jù)傳輸過(guò)程是不同的。

在垂直信息流模式下，隨著節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包概率不斷增加，會(huì)到達(dá)一個(gè)臨界值。在到達(dá)臨界值以前，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)包擁塞率的狀態(tài)比較平穩(wěn)，而一旦到達(dá)臨界值，數(shù)據(jù)包用材率就會(huì)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)中信息負(fù)荷水平可以用節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包的概率來(lái)進(jìn)行表征。也就是說(shuō)，如果網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理能力大于信息負(fù)荷，則不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)包可以正常的到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)包擁塞率會(huì)維持在較低的水平上。而如果網(wǎng)絡(luò)的處理能力小于信息負(fù)荷水平，則隨著節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包概率不斷增加，網(wǎng)絡(luò)也會(huì)出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，擁塞率不斷提高[2]。網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理能力可以由節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包概率的臨界值來(lái)反映，臨界值越大，這網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理能力越強(qiáng)，反之則越弱。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，星型結(jié)構(gòu)在垂直信息流模式下的數(shù)據(jù)處理能力比網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)要強(qiáng)，傳輸性能更加優(yōu)越。節(jié)點(diǎn)介數(shù)可以對(duì)節(jié)點(diǎn)所承擔(dān)的數(shù)據(jù)處理量進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)這兩種網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)介數(shù)累積分布進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現(xiàn)，星型結(jié)構(gòu)的分布比網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加均勻。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與星型結(jié)構(gòu)相比數(shù)據(jù)包的集中程度更高，信息擁塞的情況更容易發(fā)生。

在隨機(jī)信息流模式下，星型結(jié)構(gòu)的臨界值較高，數(shù)據(jù)處理能力網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在隨機(jī)留信息模式下新型結(jié)構(gòu)能夠更好地對(duì)數(shù)據(jù)擁塞情況進(jìn)行緩解。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)兩種結(jié)構(gòu)有著比較相近的介數(shù)分布均勻情況。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)星型結(jié)構(gòu)中的核心層節(jié)點(diǎn)擁有最大的介數(shù)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)則不然。由于核心層節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理能力最強(qiáng)，所以星型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理能力高于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

三、 電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的脆弱性特點(diǎn)

3.1 靜態(tài)脆弱性

靜態(tài)脆弱性主要是指：在將部分節(jié)點(diǎn)去除之后，數(shù)據(jù)網(wǎng)更易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。如果數(shù)據(jù)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)攻擊具有隨機(jī)性，那么雙星型及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連通水平并不會(huì)出現(xiàn)顯著變化。

反過(guò)來(lái)而言，若對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的一些特殊節(jié)點(diǎn)，如大度數(shù)、大介數(shù)節(jié)點(diǎn)實(shí)施持續(xù)化攻擊處理，那么則會(huì)使得兩者連通水平持續(xù)降低。此種狀況出現(xiàn)的主要原因?yàn)椋弘p星型結(jié)構(gòu)與無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)較為趨近，所具備的網(wǎng)絡(luò)連通性較弱，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也較為脆弱化，易遭受選擇性攻擊損傷。而網(wǎng)狀數(shù)據(jù)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)與雙星型結(jié)構(gòu)相比連接較為緊密，與小世界網(wǎng)絡(luò)較為趨近，因此其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)牢固性更強(qiáng)，能夠抵抗一般強(qiáng)度的攻擊。

3.2 動(dòng)態(tài)脆弱性

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的某部分節(jié)點(diǎn)、鏈路出現(xiàn)故障或是堵塞狀況時(shí)，極易因負(fù)荷重新配置而導(dǎo)致出現(xiàn)全新一輪的故障、堵塞狀況，進(jìn)而致使連鎖故障出現(xiàn)。動(dòng)態(tài)脆弱性便是對(duì)此類(lèi)連鎖故障發(fā)生狀況展開(kāi)分析討論。連鎖性故障可用此說(shuō)明：在隨意選取初始故障點(diǎn)之后，將相應(yīng)節(jié)點(diǎn)及其相關(guān)邊去除掉后，網(wǎng)絡(luò)中的最短路徑的分布會(huì)發(fā)生改變。在此時(shí)如果某部分節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷量超出容量范疇，那么則會(huì)導(dǎo)致全新一輪負(fù)荷活動(dòng)出現(xiàn)，并持續(xù)反復(fù)，進(jìn)而導(dǎo)致連鎖故障出現(xiàn)。

如果將調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)中的部分節(jié)點(diǎn)去除掉，當(dāng)雙星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)中出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)故障，那么不會(huì)導(dǎo)致連鎖故障的出現(xiàn)。與此相比，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的連鎖故障發(fā)生率更高，易導(dǎo)致出現(xiàn)極大的損失。由此可得，在無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)中，連鎖故障的發(fā)生率較低，且要遠(yuǎn)低于小世界網(wǎng)絡(luò)。需加強(qiáng)注意的是，如果在網(wǎng)狀數(shù)據(jù)網(wǎng)中出現(xiàn)了連鎖性障礙，那么一些易故障節(jié)點(diǎn)介數(shù)較高。此種狀況出現(xiàn)的主要原因是，在連鎖故障中，各節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致全新負(fù)荷重新配置，而高介數(shù)節(jié)點(diǎn)屬于數(shù)據(jù)傳輸活動(dòng)中的樞紐點(diǎn)，因此易受到故障影響，故障發(fā)生率較高。

四、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代大型互聯(lián)電網(wǎng)中，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)占據(jù)著重要的位置。要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的自動(dòng)化，就必須建設(shè)與完善電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。由于通信技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)電力數(shù)據(jù)調(diào)度網(wǎng)提出了更高的要求。本文對(duì)電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的傳輸特性進(jìn)行了研究，希望能夠切實(shí)提高電力數(shù)據(jù)調(diào)度網(wǎng)的可靠性與安全性。

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