電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)與節(jié)點重要性分析與研究

王麗丹

（國網(wǎng)甘肅省電力公司信息通信公司，甘肅蘭州，730050）

0 引言

隨著全國聯(lián)網(wǎng)的推進、電力信息化的發(fā)展以及電力市場化步伐的加快，無論從質(zhì)量上還是帶寬上，都對電力通信提出了更高的要求。從業(yè)務(wù)種類上看，電力通信業(yè)務(wù)將從過去以語音通信為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)據(jù)通信為主。首先，電力系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)為電力系統(tǒng)正常運行提供全面的支撐，如調(diào)度和站用內(nèi)線電話，2M及光纖通信等。其主要作用是為保護、自動化等設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)可用的通道，供站與站之間的設(shè)備進行通信，并將站內(nèi)信號上傳到局端[1]。其次，在電力市場運營中也要求建立一套完整的信息交換、查詢和發(fā)布系統(tǒng)，以支持電力市場的交易和結(jié)算。其覆蓋面廣、信息量大，對可靠性和安全性有很高的要求[2]。總而言之，電力通信對電網(wǎng)安全生產(chǎn)、電力信息化的發(fā)展及電力市場化運作承擔(dān)著重要的責(zé)任。因此電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)與節(jié)點重要性分析與研究，有利于為電網(wǎng)運行提供特殊保障型服務(wù)和需要。

1 電力通信網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

電氣通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分層可以分為兩層：水平和垂直。在垂直方向上包括主干通信網(wǎng)絡(luò)和接入通信網(wǎng)絡(luò)，但接入通信網(wǎng)絡(luò)可分為輸變電通信網(wǎng)和配電通信網(wǎng)；在垂直方向上是主干網(wǎng)，但是又可分為傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和支撐網(wǎng)，具體內(nèi)容如下：

1.1 傳輸網(wǎng)

傳輸網(wǎng)以光通信技術(shù)為主，綜合了載波通信技術(shù)、微波技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)。電力線載波通信是一種獨特的電網(wǎng)通信技術(shù)，是電力系統(tǒng)繼電保護信號傳輸?shù)挠行侄沃弧Ｎ⒉ㄍㄐ畔到y(tǒng)的頻率、桿塔、站、機房是電力公司的主要資源。

傳輸網(wǎng)絡(luò)的級別分為三個級別：省際、省和州。省際傳輸網(wǎng)絡(luò)主要覆蓋公司總部、分公司、省級公司、國調(diào)直調(diào)中心和變電站（換流站）。省際主干傳輸網(wǎng)絡(luò)主要包括省級公司、地市級公司、省級直調(diào)變電站。地市主干傳輸網(wǎng)絡(luò)主要包括市地市公司、縣公司、地（縣）直調(diào)電廠、變電站等。

1.1.1 省際主干傳輸網(wǎng)

省際主干網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)基于GW-A/B雙層架構(gòu)。生產(chǎn)控制部門主要為GW-A平面為主，管理信息部門主要GW-B平面為主，GW-A采用SDH技術(shù)體系，核心環(huán)選擇平臺10g。GW-B采用OTN技術(shù)系統(tǒng)。

1.1.2 省主干傳輸網(wǎng)

當(dāng)省主干傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)量大于全省500個變電站時，采用SW-A/B雙層結(jié)構(gòu)，小于500個變電站采用SW-A的單層結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)控制活動主要在SW-A結(jié)構(gòu)進行，生產(chǎn)管理活動主要在SW-B結(jié)構(gòu)進行， SW-B采用SDH技術(shù)體系，中心環(huán)采用10g平臺。SW-B結(jié)構(gòu)采用OTN技術(shù)系統(tǒng)。

1.1.3 州主干傳輸網(wǎng)

州主干傳輸網(wǎng)絡(luò)采用SDH技術(shù)體系，按單一規(guī)劃結(jié)構(gòu)，主要覆蓋地市公司、縣公司、地（縣）直調(diào)中心、電廠等。當(dāng)變電站數(shù)量超過100個時，應(yīng)選擇10g平臺，當(dāng)變電站數(shù)量少于100個時，應(yīng)選擇2.5G平臺。

1.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是支持?jǐn)?shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)訪問網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的兩層平面結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行業(yè)務(wù)信息區(qū)域的活動。數(shù)據(jù)支持網(wǎng)絡(luò)覆蓋總部、分公司、數(shù)據(jù)中心（災(zāi)備）、客戶服務(wù)中心、省級公司、公司直屬單位總部、地市級公司等重要站點。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍包括市、市級單位、縣營業(yè)單位、電廠、220Kv及以上變電站等。

數(shù)據(jù)網(wǎng)是傳輸網(wǎng)絡(luò)上承載的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)通信是一種通信方式和通信服務(wù)，它使用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個終端之間按照一定的協(xié)議傳輸信息。數(shù)據(jù)網(wǎng)是由數(shù)據(jù)終端、傳輸、交換、處理和其他體系組成的系統(tǒng)。電力通信主干網(wǎng)上的數(shù)據(jù)網(wǎng)主要分為主干部署數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)。其中，主干部署數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)用于電網(wǎng)部署組織（省級部署、地方部署和高壓部署）。在220Kv及以上變電站和直屬電廠，主要以實時而非實時方式提供服務(wù)。綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)是指用于各種綜合業(yè)務(wù)的專用大數(shù)據(jù)網(wǎng)。是一個為電力生產(chǎn)管理提供服務(wù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。主要提供省局辦公、發(fā)電站、變電站和市局辦公之間的服務(wù)渠道網(wǎng)絡(luò)，它承載許多服務(wù)和應(yīng)用系統(tǒng)。

1.3 支撐網(wǎng)

1.3.1 同步網(wǎng)絡(luò)

主干頻率網(wǎng)和省級頻率網(wǎng)采用兩層結(jié)構(gòu)，整個網(wǎng)絡(luò)采用混合同步方式。主干頻率同步網(wǎng)建立在省際傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以幾乎同步的方式運行；省內(nèi)頻率同步網(wǎng)是在省內(nèi)傳輸網(wǎng)和本地傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)上建設(shè)的，運行完全同步。頻率同步網(wǎng)絡(luò)根據(jù)省級單位劃分為同步區(qū)域。每個同步區(qū)域應(yīng)設(shè)置至少兩個參考時鐘，即第一個參考時鐘（PRC）和第二個參考時鐘（LPR）。PRC主要用作銫觀測和北斗衛(wèi)星或GPS的參考源；LPR主要由北斗衛(wèi)星或GPS使用。其中NTP或PTP技術(shù)可用于同步通信網(wǎng)絡(luò)的時間，時鐘精度可達到毫秒級。

1.3.2 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

省主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的專業(yè)管理逐步委托省公司，設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)與設(shè)備之間的信息通過專用渠道提供。專業(yè)網(wǎng)絡(luò)的管理，如骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和各級支撐網(wǎng)，通過標(biāo)準(zhǔn)的北向接口連接到綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用省級總部和公司兩級部署，實現(xiàn)統(tǒng)一的實時監(jiān)控功能、資源管理和運營管理。終端通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)北向接口連接至TMS通信管理系統(tǒng)。TMS接入網(wǎng)管理子系統(tǒng)在省級使用，實現(xiàn)統(tǒng)一的實時監(jiān)控功能、資源管理、運營管理和設(shè)備配置。

2 電力通信網(wǎng)承載業(yè)務(wù)分析

電力行業(yè)的通信系統(tǒng)為電力生產(chǎn)和管理各業(yè)務(wù)提供傳輸和數(shù)據(jù)通道，服務(wù)于電力一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)，其分類的形式有很多，如下：按照電力二次系統(tǒng)安全防護管理體系劃分，可以劃分為I、II、III、IV四大安全區(qū)域業(yè)務(wù)；按照業(yè)務(wù)屬性劃分大致可劃分為關(guān)鍵運行大區(qū)業(yè)務(wù)和事務(wù)管理大區(qū)業(yè)務(wù)兩大類[4]。電力通信關(guān)鍵運行大區(qū)承載的業(yè)務(wù)包括遠(yuǎn)動信號、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、繼電保護信號和調(diào)度電話等；事務(wù)管理大區(qū)承載的業(yè)務(wù)包括行政電話、會議電話和會議電視、管理信息數(shù)據(jù)等。不同的電力通信業(yè)務(wù)，要求也不同。關(guān)鍵運行大區(qū)業(yè)務(wù)信息量不大，但對通信的實時性、準(zhǔn)確性和可靠性要求很高；事務(wù)管理大區(qū)業(yè)務(wù)則是業(yè)務(wù)種類多、變化快、通信流量大[5]。電力通信業(yè)務(wù)分類網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示：

圖1 電力通信業(yè)務(wù)分類網(wǎng)絡(luò)圖

由于電力通信網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)種類較多且不同種類對電力通信網(wǎng)有著不同的影響和作用。鑒于電力系統(tǒng)安全防護體系的規(guī)定，從電力通信網(wǎng)運 行安全區(qū)、業(yè)務(wù)承載方式、誤碼率、傳輸延時、重要度等指標(biāo)進行量化和分析。文獻[3]中對電力通信網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)指標(biāo)進行了量化。電力通信網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)指標(biāo)量化分析表如表1所示：

表1 電力通信網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)指標(biāo)量化分析統(tǒng)計表

雷電定位與監(jiān)測 ≤1 0-5 ≤2 5 0 m s變電站綜合監(jiān)控 ≤1 0-3 ≤1 5 0 m s電能質(zhì)量管理 ≤1 0-5 ≤5 0 0 m s I I I區(qū)事務(wù)管理大區(qū)業(yè)務(wù)會議電視 ≤1 0-5 ≤1 0 m s信息災(zāi)備 ≤1 0-5 ≤2 5 0 m s行政電話 ≤1 0-3 ≤1 0 m s I V區(qū)

3 電力通信網(wǎng)節(jié)點分析

電力通信網(wǎng)節(jié)點分析以研究主要針對節(jié)點度、節(jié)點緊密度、節(jié)點積累系數(shù)、節(jié)點介數(shù)、節(jié)點所經(jīng)路徑長度、等指標(biāo)進行分析，具體分析內(nèi)容如下：

節(jié)點度：主要直觀反映節(jié)點的度該節(jié)點直接相連的邊的總條數(shù)。但是其大節(jié)點度的大小不能夠完善的節(jié)點的重要程度，只能用該指標(biāo)評估節(jié)點重要度時存在局限性。

節(jié)點緊密度：是反映整個電力通信網(wǎng)中某個節(jié)點與通過到達該網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點的緊密度，其數(shù)值為該節(jié)點到達網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點的距離之和的倒數(shù)。

節(jié)點積累系數(shù)：反映電力通信網(wǎng)中某一節(jié)點與臨邊節(jié)點個數(shù)節(jié)點之間可能存在的邊數(shù)和實際存在的邊數(shù)的比值。例如若電力通信網(wǎng)中某一節(jié)點a的臨邊有節(jié)點個數(shù)為m，這m節(jié)點之間就能夠形成m（m-1）／2條邊，但是實際僅存在n條邊，該指標(biāo)描述的是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的鄰居節(jié)點之間互為鄰居的比例，節(jié)點積累系數(shù)也表征了電力通信網(wǎng)中節(jié)點之間的緊密程度。

節(jié)點介數(shù)：指電力通信網(wǎng)中經(jīng)過某節(jié)點的最短路徑占總的最短路徑的比值。也就是反映電力通信網(wǎng)中流過某節(jié)點最短路徑的頻率次數(shù)。節(jié)點介數(shù)與某節(jié)點最短路徑的頻率次數(shù)成正比關(guān)系，即節(jié)點介數(shù)越大表明該電力通信網(wǎng)中流過某節(jié)點最短路徑的頻率次數(shù)越高。節(jié)點介數(shù)僅局限用于評估小規(guī)模的電力通信網(wǎng)的重要性，原因是節(jié)點介數(shù)的計算方法較為復(fù)雜，難于分析統(tǒng)計和計算[6]。

節(jié)點所經(jīng)路徑長度：該指標(biāo)描述了電力通信網(wǎng)中某兩個節(jié)點之間最短路徑長度的平均值，表明了電力通信網(wǎng)中的度量和關(guān)聯(lián)性。

4 電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)重要性評估

將最大值和最小值的距離值設(shè)定為10倍，即k=0.1后得到業(yè)務(wù)重要值如表2所示：

表2 k=0.1后得到業(yè)務(wù)重要值

5 結(jié)束語

由于電力通信網(wǎng)承載的各種業(yè)務(wù)功能要求和信息流向、流量各異，加大了通信網(wǎng)絡(luò)的綜合難度，其次評估電力通信網(wǎng)中節(jié)點重要性時不能客觀實際反映節(jié)點的重要度。因此，文中針對電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)與節(jié)點性能指標(biāo)和重要性進行了分析和研究，為電力通信網(wǎng)在實際運行中提供參考價值和借鑒意義。