信息化技術在電力通信業務中的應用

［關鍵詞］電力通信業務；信息化技術；路由優化；故障診斷

電力通信傳輸網是提供電力通信業務的重要基礎設施。近些年，電網的信息化、智能化特征越發明顯，電力通信傳輸網承載的業務量日趨增多，電力通信網絡結構也越發復雜，電力通信傳輸網面臨的壓力越來越大，迫切需要采用新一代技術來提升電力通信網的可靠性和安全性。信息技術的蓬勃發展為電力通信業務的現代化轉型提供了新的機遇和挑戰。信息化技術（如云計算、物聯網、大數據分析等）正在深刻地改變著電力通信系統的設計、運維及管理模式。為此，文章重點探討了大數據技術、物聯網技術、人工智能等新一代信息技術在電力通信業務中的具體應用，以期為電力通信行業的發展提供有益的參考。

1 電力通信業務概述

電力通信網是電網生產經營業務的物理承載網絡，電力系統的生產、經營及管理中所涉及的數據信息都需要依靠電力通信網絡中的傳輸網進行傳輸。電力通信傳輸網主要以 SDH/MSTP、OTN、DWDM 等為組網模式，為電網各類業務的傳輸提供傳輸通道。

近些年，隨著電網的發展，電力通信業務更加多元化，鏈路也更加復雜，電力通信網的傳輸技術、拓撲規劃、運維管理都應不斷優化與完善。不同的電力通信業務的承載方式有所差別，按照安全防護管理體系可將其分為4 類。

（1）安全Ⅰ區業務（實時控制區）。主要包括繼電保護業務、安穩控制業務、調度電話業務、調度自動化業務等。這些業務主要由調度員和運維管理人員進行管理，大都采用專用通道進行數據通信傳輸，采用點對點通信方式。該業務類型具有流量大、實時性強等特點，因此對網絡的可靠性、實時性要求較高。

繼電保護業務由電力通信傳輸網承載，通信時延應當把控在12 ms 以內。安穩控制業務指若干廠站的安穩控制裝置通過通信設備互聯構成的系統，當電力系統負荷過重時，通過執行自動切記、切負荷等控制措施，使系統恢復正常運轉。調度電話業務電網內部進行通信交流，一般采用調度交換網、VoIP 或 PCM小號延伸等，對可靠性要求較高。調度自動化業務是對電網運行進行實時監控，通常在專線通道上，在通信延時方面不大于100 ms，在實際工作中需要嚴格控制跳數。

（2）安全Ⅱ區業務（非控制生產區）。主要包括電能計量遙測、故障信息管理、保護信息管理等業務。電能計量遙測業務的主要功能是對電網計量設備進行實時數據采集、處理及發送。故障信息管理業務的主要功能是監測并記錄相關裝置的運行信息，當網絡發生故障時提供故障分析。保護信息管理業務的主要功能是為故障定位提供依據。

（3）安全Ⅲ區業務（生產管理區）。主要包括變電站視頻監控、雷電定位系統等業務。變電站視頻監控業務是對設備、環境參數進行監控。雷電定位系統業務是對雷電發生時間、強度等進行監測。

（4）安全區Ⅳ業務（管理信息區）。主要包括行政電話、會議電視系統等業務。行政電話業務主要提供語音通信。會議電視系統業務是將聲音圖像在通信設備上互聯，實現即時互動溝通。

隨著電力業務的不斷發展，企業管理通信類業務也逐漸向網級集中的業務處理、企業級數據中心支持決策輔助等趨勢發展。在“大智物移云”時代，電力通信網絡需要具備更加高效的數據處理、存儲、分析能力，因此對電網的設備和業務的配置方式提出了更高的要求。鑒于此，電力企業迫切需要加強信息技術的運用，提升電力通信網的安全性和可靠性，保障各項業務的穩定運行。

2 信息化技術在電力通信業務中的具體應用

2.1 運行維護及故障診斷

當前，電力通信業務類型和用戶需求日益增加，運維管理工作越發復雜，常規運行維護和故障診斷技術管理效率低，難以滿足智能化電網對電力通信安全的要求。人工智能技術是新一代信息技術，具有高級模式辨識，對電力通信網的骨干路由器、交換機等設備的維護和故障診斷具有較強的適用性。例如，通過采用神經網絡模型構建方法，用于路由器間連接故障的自診斷，可實現對電力通信中斷故障、通信數據異常引起的保護誤動的定位，實現故障的快速診斷。

基于知識圖譜的電力通信設備故障智能診斷方法，利用 BERT-BiGRU-CRF 模型及人工規則提取故障信息實體與關系，再利用WBLA 模型判斷故障的嚴重程度。電力通信設備故障知識圖譜的構建包括3方面工作。

（1）實體抽取。設計電力通信設備故障實體識別模型，獲 取 故 障 文 本 的關鍵實體信息。

（2）關系抽取。提出一種基于人工規則的電力通信設備故障關系抽取方法，完成對故障文本關系集的構建工作。

（3）知識存儲。采用Neo4j 圖數據庫技術對圖譜進行可視化展示，進而完成對電力通信設備故障知識圖譜的構建。

結合構建的知識圖譜，設計通信設備故障智能診斷模型，主要包括兩方面工作。

（1）設計設備故障嚴重性等級識別模型。

（2）提出電力通信設備故障診斷方法，實現對設備故障的智能處置。

基于知識圖譜的電力通信設備故障智能診斷流程如圖1 所示。

2.2 路由優化

隨著電力需求的日益提升，電力通信網對于各個站點之間的傳輸可靠性、傳輸時延和負載均衡等方面的要求也越來越高。為了確保電力通信網絡可靠運行，需要采用信息技術來進行路由優化。根據電力通信網絡和業務傳輸需求的特點，采用人工智能技術對邊的權重參數進行預測，進而獲取最優路徑。神經網絡的輸入為網絡拓撲、傳輸需求及邊權重，網絡拓撲即圖信息，通過對網絡結構特征提取，根據最短路徑算法計算鏈路。在計算多個業務需求的路徑時，針對每個業務需求，神經網絡模型均會產生該業務需求的邊權重矩陣。最終，按照需求權重大小的順序依次選取所有的路徑并計算整體的可靠度。

電力通信方式優化仿真平臺系統主要包括5 個層次：資源管理層、接口適配層、數據存儲層、 應用層及界面展示層。系統軟件結構如圖2 所示。

系統關鍵模塊如下。

（1）可視化模塊。采用Google Earth 作為可視化平臺，利用KML 技術實現地理標注信息的展示，能夠給用戶更加直觀、清晰的展示。數據處理部分包括3 方面內容：①將鏈路地理位置信息數據導入系統；②使用腳本信息進行處理并生成拓撲文件；③將鏈路增加、刪除或修改的數據更新到數據庫和KML 中。

（2）路徑計算模塊。在進行路由規劃之前，要保證網絡中的拓撲、鏈路、節點等信息已經按照要求輸入系統，在此基礎之上，即可調用路由規劃模塊對電力通信業務進行路由規劃。在該模塊中，算法子模塊的主要工作是計算業務路徑，并將計算結果返回路由規劃模塊，最終將信息返回展示面。

（3）數據管理模塊。數據管理模塊主要對系統中的數據進行增加、刪除等操作，常用數據格式有Excel、KML 等，同時，還具有數據導出功能，主要以CSV、Excel 格式文件導出。

2.3 通信網絡資源智能分配

利用靈活、科學的資源分配方法能夠有效提升電力通信網絡的承載能力。以往網絡資源分配方案主要采用先期計算– 策略下放– 穩定運行的模式，該方案屬于靜態資源分配方法。隨著電力業務的多元化發展，該方案難以滿足高動態、信息交互需求。通過應用人工智能技術（如深度強化學習算法），可根據通信網絡的實時負載自動調整帶寬資源分配，實現電力通信網絡資源的智能分配。

2.4 通信網規劃設計

清潔能源的大規模并網對電網的安全運行管理帶來嚴峻挑戰，需對全網運行狀態進行實時感知，并及時上傳準確的布式源– 荷量測信息，以滿足精準控制要求。這就要求在電力通信原有骨干網基礎上，進一步與延伸至設備側末端的傳感網混合形成“全時全域”電力通信耦合網絡，貫穿整個發電、輸電、用電等環節，這就使得通信網絡規模設計愈發復雜。通過應用人工智能技術，能夠結合現有網絡資源使用狀況、業務運行數據，測算和調整電力通信網絡的規劃方案。例如，應用機器學習方法可對網絡結構進行智能化分析，實現了復雜網絡結構、端口空余度、空口資源占用等多個要素的綜合測評，大幅減少了人工規劃的風險。

2.5 網絡狀態感知分析

大數據技術是信息技術的典型代表，利用大數據技術能夠理解系統運行狀態，揭示隱藏在海量數據中的關聯性和趨勢。基于大數據的電力通信網絡狀態感知的主要目的是獲取多元信息之間的聯系，利用這種關系對電力通信業務進行預測（圖3）。

基于大數據的電力通信網絡狀態感知主要包括3方面內容。

（1）通信網絡拓撲態勢感知。對網絡的拓撲結構進行識別，利用大數據技術將孤立、離散的拓撲結構聯系起來，形成動態、關聯的數據集，實現對網絡拓撲結構的提前預測。

（2）通信網絡演化趨勢態勢感知。電力系統中傳輸的數據涵蓋多個層面，一旦網絡鏈路出現故障，可以利用態勢感知技術預測通信網絡的未來演化趨勢。。

（3）通信網絡安全態勢感知。提供實時的保護功能，預測潛在的威脅，更好地應對網絡安全問題。

3 結束語

通過信息化技術的應用，電力通信業務實現了更高效、更精準的監控和管理，提高了通信網絡的穩定性和可靠性。通過數字化、智能化的手段，電力通信系統能夠更加高效地監測、控制及管理電力設備，實現了遠程監控和操作，有效提高了供電可靠性和安全性。此外，信息化技術為電力通信業務注入了新的活力，推動了業務的創新和發展，促進了行業的數字化轉型。未來，隨著信息化技術的不斷發展和應用，電力通信業務將實現更多的創新，迎來更廣闊的發展空間，為電力行業的現代化建設和智能化發展提供更強有力的支持。