论文研究 基于业务可靠性的电力通信网风险分析系统的设计与实现 .pdf

基于业务可靠性的电力通信网风险分析系统的设计与实现，赵璟，陈兴渝，电力通信网上所承载的业务是保证智能电网正确运行的重要条件，随着近年来智能电网的不断发展，电力通信网的可靠性也变得越来越重山国武获论文在丝http:/www.paper.edu.cn分析网络名称 SubName指定风险分析部分所分析的电力通信网络。由于本系统的业务可靠性分析是基于N-X分析的,因此 Faultful代表着Ⅹ的值,系统中可以选择的值为1、702、3,即在电力通信网中随机产生1、2、3个故障时,分析会对哪些业务产生影响。 FaultType代表枚障类型,由于电力通信网中可能产生设备牧障及链路枚障,因此系统屮的枚障类型包括设备、链路以及设备及链路。在向风险分析部分传送风险分析条件后,前端用户交互部分会得到风险分析报告以及所分析网络的平均恢复率,并将结果呈现出来,用户也可根据风险分析报告中的故障原因进行75进一步的指定故障的风险分析。12风险分析部分风险分析部分是系统中最为重要的部分,可以通过前端用户交互部分传进的风险分析条件选择如何进行风险分析。风险分析部分可以从数据库中读取所需要的现网数据,最终得到风险分析报告以及所分析网络的平均恢复率,并将结果返回给前端用户交互部分。同时风险分析部分也可以响应前端用户交可部分对于指定故障的风险分析。1.3数据库数据库中存放有已有电力通信网中的现网数据,风险分析部分根据风险分析条件获取所需信息。现网数据主要包括以下内容设备信息,包括设备id,设备名称,所属电力通信网链路信息,包括链路jd,起始设各id,终止设备id,链路剩余容量,所属电丿通信网链路剩余容量指出链路中还能承载多少速率的业务,单位为M/s业务信息,包括业务id,起始设备id,终止设备id,业务速率,所属电力通信网。业务速率单位为M/s电路路由信息,包拈业务jd,路由组别,路由序列,设备i,链路id,所属电力通信∞0网。电路路由指明已有业务的当前路由信息。业务般包括主路由与备用路由,主路由的路由组别为0,备用路由的路由组别为1,路由序列明此条路由信息在此业务的整个路由中所处的位置,示例如表1。表1电路路山信息示例Tab. 1 sample of circuit route业务id路由组别路山序列设备id链路id所属电丿通信EquipLinSub1BusinessEquip2Link2SublBusincss lEquipLinkSubBusiness 1EquipLinkSubBusincssEquipsSublBusiness0000011EquipLinksSUBusiness lquipLinkSublBusiness lequipLink/SublBusiness 1ELink 8SublBusiness lEquip 9LinkgSublBusiness 1Equip 1oLink1oSub1Business lequipSubl注:主路由和备用路由的起始设备与终止设备一致,由于终止设备没有下一条链路因此主路由和各用路由的终止设备处链路id为空。2业务可靠性分析流程业务可靠性是分析在电力通信网中网络构建发生故障时对单个或多个业务所造成的影山国武获论文在丝http:/www.paper.edu.cn响。本系统的业务可靠性的分析是在电力通信网中产生1、2、3个故障时,分析会对哪些l00业务产生影响。由于分析时需要对电路路由信息进行分析,首先需要对电路路由信息进行处理,以便后文分析。处理过程如下:(1)从数据库中取出所分析电力通信网中按业务id排序的业务信息;(2)从数据库中取出首先按业务id排序,其次按路由组別排序,最后按路由序列排序的电路路由信息,按此方式排序首先相同务的电路路由信息在一起,其次相同业务中主路105由都在备用路由的前面,最后每一条路由信息中都是按序排列,以便分析使用(3)由于业务信息与电路路由信息排序方式一致,二者当前位置皆为0:(4)在当前业务信息中加入 index、 backIndex,分别代表主路由与备用路由在电路路由信息中的位置,初始值为-1(5)若当前电路路由信息的业务id与当前业务id致,此业务的 index赋值为电路路110由信息的当前位置(6)若电路路由信息已至结束位置,跳至(8),若当前电路路由信息的业务id与当前业务id不一致即该处理下一条业务,返回(4),若当前电跻路由信息的业务id与当前业务id一致且路由组别为1即主路由处理完毕,此业务的 backIndex赋值为电路路由信息的当前位置,跳至(7),否则返回(6)115(7)若电路路由信息已至结束位置,跳至(8),若岀前电路路由信息的业务i与当前业务id不一致,返回(4),否则返回(7);(8)处理结束。业务可靠性分析吋可根据业务信息中的idex及 backIndex信息快速定位至此业务在电路路由信息中的主备路由的位置12021业务可靠性分析业务可靠性分析流程图如图2所示,首先对于每一种故都置其失败数与恢复数为0,每一种故障原因可能包含一个或多个故障的数目,即包含此次NX分析中的X个故障设备或链路,失败数代表此故障原因会导致多少个业务无法正确运行,恢复数表小业务中有多少业务在此故障情况下通过备用路由可以继续正常运行。对所有此故障可能影响的业务进行分125析,若电路路由信息中比业务的主路由中不包含故障原因中的任ˉ故障,则此业务不被影响继续分析下一条业务。若此业务主路由被影响,且此业务的备用路由中包含故障原因中的任一枚障,表眀在当前故障原因下此业务无法正确运行,失败数增加。若此业务的备用路由未被影响,分析各用路由路径上的链路剩余容量是否支持此业务在备用路由上运行,若支持则此业务可恢复,恢复数增加,否则证明此业务无法正确运行,失败数增加。记录信息分析下130一条可能被影响的业务。若业务分析结束则分析下一种故障原因直至故障原因分析结束。4山国武获论文在丝http:/www.paper.edu.cn开始敌障原因遍历结球>Y失败数、恢复数置0Ye业务分析结束NoNNo链路容量充足主路由被影响记录信息恢复率累计YYe恢复数+1备用路由被影响NoY结束失败数+1图2业务可靠性分析流程图135Fig. 2 reliability analysis of business workflow figure所记录的业务恢复率为恢复数、恢复数和大败数之和的比值,即可恢复的业务与所有被故障原因影响的业务的比值。平均恢复率为所有枚障原因之间的平均恢复率。22风险分析报告140风险分析报告是最终的风险分析结果,包括如表2的信息。表2风险分析报告参数信息Tab 2 parameters of risk analysis report参数名称参数类型参数描述示例FaultnameStr故障名称设备1+链路1Failednum失败的业务数RecovernumInteger可恢复的业务薮RecoverRateNumber恢复率7143%23指定故障的风险分析在风险分析结束后,用户可通过风险分析报告中的故障原因查询该故障原因下会对哪些145具体的业务产生影响,哪些业务无法正确运行以及哪些业务被影响后可以恢复正常运行。分析过程与业务可靠性分析相似,只需在失败数及恢复数增加时记录下业务的名称即可得到指定故障原因的风险分析结果。山国武获论文在丝http:/www.paper.edu.cn3仿真结果不同的电力通信网现网数据对业务可靠性分析的结果有不同的影响,影响条件主要包150括:电力通信拓扑规模,业务薮量以及业务可靠性分析条件。电力通信閃拓扑规模包括现有电力通信网中设备与链路的数量,一般情况下,链路与设备之间的比例越高,电力通信內终冗余越高,业务可靠性也应越高。业务数量越多,出现故障时由于链路容量和业务峰由规划,业务的可靠性应越低。业务可靠性分析条件含有故障数目 Faultnum以及故障类型FaultType,不同的故障类型可能导致业务可靠性分析结果的不同本文选取4个不同的电力通信网对业务可靠性分析进行仿真。4个电力通信网数据具体信息如表3所示。表3电力通信网数据Tab 3 data of communication transmission networkSubnet ameEquinumLinkNumLRCircuitnumSubl127112Sub3123157cSub42792.66211注: Subnetname表示儿个不同的电力通信网名称, EquinUm表示电力通信网中设备个数, LinkNun160表示链路个数,LR表示链路与设备之间的比例, CircuitNum表示业务个数100.00%9000%80.00%70.00%60.00%50.00%4000%30.00%20.00%10.00%0.00%Sub1Sub2Sub3Sub4N1路■N1设备■N2设备+链路■N3链路165图3不同电力通信网在不同条件下的业务可靠性分析的平均恢复率Fig 3 the average recovery rate in different condition分析后业务的平均恢复率如图3所示,在设备规模相似且业务数量接近的不同网络Subl与Sub2中,链路与设备比例越大的Sub2平均恢复率越高。在网络规模相似的Sub3与Sub4170中,业务较少的Sub3的平均恢复率较高。上述结论也可以验证出一般情况下,电力通信网的网终可靠性越高,所包含业务越少,业务可靠性也越高。从同一电力通信网不同的分析条件下的结果可以看岀,在N-1分析条件下,故障类型为设备时的业务可靠性普遍比故障类型为链路时低。这是由于对于业务,若其起始或终止设备故障时此ψ务一定不可恢复,但若其路由中的链路故障是有可能恢复的。山国武获论文在丝http:/www.paper.edu.cn175综上所述,基于业务可靠性的电力通信网风险分析系统可以分析出当前电力通信网的业务可靠性的具体情况,并将具体风险问题整合成风险分析报告提供给用户,以便用户进行下步的电力通信网的规划仿真4结论木文提出了一个适用」凵有现网数据的基」业务可靠性的电力通信网风险分析系统,可180以对已有的电力通信网进行包括故障数目和故障类型的不同条件下的基于N-X的业务可靠性分析,并将风险分析结果及全网业务的平均恢复凇呈现给用户,系统可以分析出当前电力通信网的业务可靠性风险分析情况,提供了在已有现网数据的基础上对电力通信网进行规划仿真的前提条件185|参考文献]( References)[1]陈树,宋书芳,李兰欣,沈杰.智能电网技术综述[J.电网技术,2009,33(8):1-7.[2]高勇.电力通信网可靠性评估指标体系的设计与优化作者[D]保定:华北电力大学,201[3]高会生.电力通信网可靠性研究[D].保定:华北电力大学,2009[4]Silvia Canale, Alessandro Di Giorgio, Andrea Lanna, Andrea Mercurio, Martina Panfili, Antonio Pietrabissa190 Optimal Planning and Routing in Medium Voltage PowerLine Communications Networks[J]. 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