电力通信网业务与节点重要性分析与研究

王丽丹

（国网甘肃省电力公司信息通信公司，甘肃兰州，730050）

0 引言

随着全国联网的推进、电力信息化的发展以及电力市场化步伐的加快，无论从质量上还是带宽上，都对电力通信提出了更高的要求。从业务种类上看，电力通信业务将从过去以语音通信为主逐步转变为以数据通信为主。首先，电力系统通信业务为电力系统正常运行提供全面的支撑，如调度和站用内线电话，2M及光纤通信等。其主要作用是为保护、自动化等设备提供优质可用的通道，供站与站之间的设备进行通信，并将站内信号上传到局端[1]。其次，在电力市场运营中也要求建立一套完整的信息交换、查询和发布系统，以支持电力市场的交易和结算。其覆盖面广、信息量大，对可靠性和安全性有很高的要求[2]。总而言之，电力通信对电网安全生产、电力信息化的发展及电力市场化运作承担着重要的责任。因此电力通信网业务与节点重要性分析与研究，有利于为电网运行提供特殊保障型服务和需要。

1 电力通信网体系结构

电气通信网络系统的分层可以分为两层：水平和垂直。在垂直方向上包括主干通信网络和接入通信网络，但接入通信网络可分为输变电通信网和配电通信网；在垂直方向上是主干网，但是又可分为传输网、数据网和支撑网，具体内容如下：

1.1 传输网

传输网以光通信技术为主，综合了载波通信技术、微波技术和卫星技术。电力线载波通信是一种独特的电网通信技术，是电力系统继电保护信号传输的有效手段之一。微波通信系统的频率、杆塔、站、机房是电力公司的主要资源。

传输网络的级别分为三个级别：省际、省和州。省际传输网络主要覆盖公司总部、分公司、省级公司、国调直调中心和变电站（换流站）。省际主干传输网络主要包括省级公司、地市级公司、省级直调变电站。地市主干传输网络主要包括市地市公司、县公司、地（县）直调电厂、变电站等。

1.1.1 省际主干传输网

省际主干网的传输网络基于GW-A/B双层架构。生产控制部门主要为GW-A平面为主，管理信息部门主要GW-B平面为主，GW-A采用SDH技术体系，核心环选择平台10g。GW-B采用OTN技术系统。

1.1.2 省主干传输网

当省主干传输网络数量大于全省500个变电站时，采用SW-A/B双层结构，小于500个变电站采用SW-A的单层结构。生产控制活动主要在SW-A结构进行，生产管理活动主要在SW-B结构进行， SW-B采用SDH技术体系，中心环采用10g平台。SW-B结构采用OTN技术系统。

1.1.3 州主干传输网

州主干传输网络采用SDH技术体系，按单一规划结构，主要覆盖地市公司、县公司、地（县）直调中心、电厂等。当变电站数量超过100个时，应选择10g平台，当变电站数量少于100个时，应选择2.5G平台。

1.2 数据网

数据通信网络是支持数据通信和数据访问网络的网络的两层平面结构。数据通信网络执行业务信息区域的活动。数据支持网络覆盖总部、分公司、数据中心（灾备）、客户服务中心、省级公司、公司直属单位总部、地市级公司等重要站点。数据网络覆盖范围包括市、市级单位、县营业单位、电厂、220Kv及以上变电站等。

数据网是传输网络上承载的服务网络。数据通信是一种通信方式和通信服务，它使用数据传输技术在两个终端之间按照一定的协议传输信息。数据网是由数据终端、传输、交换、处理和其他体系组成的系统。电力通信主干网上的数据网主要分为主干部署数据传输网和综合数据网。其中，主干部署数据网络用于电网部署组织（省级部署、地方部署和高压部署）。在220Kv及以上变电站和直属电厂，主要以实时而非实时方式提供服务。综合数据网是指用于各种综合业务的专用大数据网。是一个为电力生产管理提供服务的传输网络。主要提供省局办公、发电站、变电站和市局办公之间的服务渠道网络，它承载许多服务和应用系统。

1.3 支撑网

1.3.1 同步网络

主干频率网和省级频率网采用两层结构，整个网络采用混合同步方式。主干频率同步网建立在省际传输网的基础上，以几乎同步的方式运行；省内频率同步网是在省内传输网和本地传输网的基础上建设的，运行完全同步。频率同步网络根据省级单位划分为同步区域。每个同步区域应设置至少两个参考时钟，即第一个参考时钟（PRC）和第二个参考时钟（LPR）。PRC主要用作铯观测和北斗卫星或GPS的参考源；LPR主要由北斗卫星或GPS使用。其中NTP或PTP技术可用于同步通信网络的时间，时钟精度可达到毫秒级。

1.3.2 网络管理系统

省主干网络设备的专业管理逐步委托省公司，设备网管系统与设备之间的信息通过专用渠道提供。专业网络的管理，如骨干传输网络、服务网络和各级支撑网，通过标准的北向接口连接到综合网络管理系统。系统采用省级总部和公司两级部署，实现统一的实时监控功能、资源管理和运营管理。终端通信网络管理系统应通过标准北向接口连接至TMS通信管理系统。TMS接入网管理子系统在省级使用，实现统一的实时监控功能、资源管理、运营管理和设备配置。

2 电力通信网承载业务分析

电力行业的通信系统为电力生产和管理各业务提供传输和数据通道，服务于电力一次系统和二次系统，其分类的形式有很多，如下：按照电力二次系统安全防护管理体系划分，可以划分为I、II、III、IV四大安全区域业务；按照业务属性划分大致可划分为关键运行大区业务和事务管理大区业务两大类[4]。电力通信关键运行大区承载的业务包括远动信号、数据采集与监视控制系统、能量管理系统、继电保护信号和调度电话等；事务管理大区承载的业务包括行政电话、会议电话和会议电视、管理信息数据等。不同的电力通信业务，要求也不同。关键运行大区业务信息量不大，但对通信的实时性、准确性和可靠性要求很高；事务管理大区业务则是业务种类多、变化快、通信流量大[5]。电力通信业务分类网络图如图1所示：

图1 电力通信业务分类网络图

由于电力通信网承载的业务种类较多且不同种类对电力通信网有着不同的影响和作用。鉴于电力系统安全防护体系的规定，从电力通信网运 行安全区、业务承载方式、误码率、传输延时、重要度等指标进行量化和分析。文献[3]中对电力通信网承载的业务指标进行了量化。电力通信网承载的业务指标量化分析表如表1所示：

表1 电力通信网承载的业务指标量化分析统计表

雷电定位与监测 ≤1 0-5 ≤2 5 0 m s变电站综合监控 ≤1 0-3 ≤1 5 0 m s电能质量管理 ≤1 0-5 ≤5 0 0 m s I I I区事务管理大区业务会议电视 ≤1 0-5 ≤1 0 m s信息灾备 ≤1 0-5 ≤2 5 0 m s行政电话 ≤1 0-3 ≤1 0 m s I V区

3 电力通信网节点分析

电力通信网节点分析以研究主要针对节点度、节点紧密度、节点积累系数、节点介数、节点所经路径长度、等指标进行分析，具体分析内容如下：

节点度：主要直观反映节点的度该节点直接相连的边的总条数。但是其大节点度的大小不能够完善的节点的重要程度，只能用该指标评估节点重要度时存在局限性。

节点紧密度：是反映整个电力通信网中某个节点与通过到达该网络其它节点的紧密度，其数值为该节点到达网络中其它节点的距离之和的倒数。

节点积累系数：反映电力通信网中某一节点与临边节点个数节点之间可能存在的边数和实际存在的边数的比值。例如若电力通信网中某一节点a的临边有节点个数为m，这m节点之间就能够形成m（m-1）／2条边，但是实际仅存在n条边，该指标描述的是网络中节点的邻居节点之间互为邻居的比例，节点积累系数也表征了电力通信网中节点之间的紧密程度。

节点介数：指电力通信网中经过某节点的最短路径占总的最短路径的比值。也就是反映电力通信网中流过某节点最短路径的频率次数。节点介数与某节点最短路径的频率次数成正比关系，即节点介数越大表明该电力通信网中流过某节点最短路径的频率次数越高。节点介数仅局限用于评估小规模的电力通信网的重要性，原因是节点介数的计算方法较为复杂，难于分析统计和计算[6]。

节点所经路径长度：该指标描述了电力通信网中某两个节点之间最短路径长度的平均值，表明了电力通信网中的度量和关联性。

4 电力通信网业务重要性评估

将最大值和最小值的距离值设定为10倍，即k=0.1后得到业务重要值如表2所示：

表2 k=0.1后得到业务重要值

5 结束语

由于电力通信网承载的各种业务功能要求和信息流向、流量各异，加大了通信网络的综合难度，其次评估电力通信网中节点重要性时不能客观实际反映节点的重要度。因此，文中针对电力通信网业务与节点性能指标和重要性进行了分析和研究，为电力通信网在实际运行中提供参考价值和借鉴意义。