本发明涉及电力通信领域，特别是一种基于链路可用率的电力通信网链路重要度计算方法。
背景技术：
随着经济的不断发展以及信息技术的深入研究，电力系统越来越依赖于信息通信系统来保障其安全、可靠地运行。电力通信网作为信息通信系统的支撑网络，其可靠性研究被放在了一个非常重要的位置。
传统的电力通信网可靠性分析大多基于拓扑结构，很少考虑电力业务的类别和特征。电力业务的正常传输是电网以及通信网安全稳定运行的必要条件。视频监控、视频会议、行政电话等企业管理类电力业务中断对电网正常运行的影响较小。相反地，继电保护、广域向量测量、安稳系统等生产控制类电力业务中断可能导致电网采集或调度的信息丢失，造成更大规模的影响。当拓扑信息不能准确地描述网络业务的损失程度时，传统的网络可靠性分析就失去了意义。
电力通信网链路重要度的传统计算方法分为两种，一种是通过链路在网络拓扑中的位置计算链路重要度，另一种通过链路承载的业务重要度来量化链路的重要性。从链路的拓扑位置计算得到的链路重要度通常由边介数计算得到，通过计算任意两个节点对之间的最短路径经过一条链路的次数获得该链路的边介数。然而边介数的计算过程中假定了网络中任意两个节点对之间都有业务传输，并不符合电力通信网实际情况，因此从网络拓扑中的位置获得的链路重要度不能准确地反映链路失效造成电力业务损失的情况。从链路承载的业务重要度来量化链路的重要性时，仅考虑了电力业务的主路由，而忽略了电力业务的备用路由。当某条链路失效时，该链路承载的业务将切换至备用路由，增加了备用路由中链路的重要度，因此仅从业务主路由得到链路重要度是不准确的。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于链路可用率的电力通信网链路重要度计算方法，克服了传统方法中电力通信网链路重要度计算不准确的问题。
本发明采用以下方案实现：一种基于链路可用率的电力通信网链路重要度计算方法，具体包括以下步骤：
步骤s1：计算电力通信网中链路可用率；
步骤s2：根据电力业务的业务重要度、业务工作路由以及链路可用率，计算各链路承载的工作业务重要度；
步骤s3：根据电力业务的业务重要度、业务备用路由以及链路可用率，计算各链路承载的备用业务重要度；
步骤s4：根据链路承载的工作业务重要度和备用业务重要度计算电力通信网链路重要度。
进一步地，步骤s1中的所述电力通信网中链路p可用率采用下式计算：
式中，a表示电力通信网链路单位长度可用率；ei,j表示连接电力通信网中站点i与站点j的链路，与ej,i表示相同的链路；d(ei,j)表示链路的ei,j长度。
进一步地，步骤s2具体为，采用下式计算链路承载的工作业务重要度ri：
其中，
式中，n为电力通信网中站点的总数；k表示电力通信网中运行的业务类型总数；ei,j表示连接电力通信网中站点i与站点j的链路；rm(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由；φs,d,k(ei,j)表示链路ei,j是否包含于起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由中；c(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务的个数；i(k)表示第k类业务类型的业务重要度；p(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由的可用率。
进一步地，步骤s3具体为，采用下式计算各链路承载的备用业务重要度：
其中，
式中，rs(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务的备用路由；ψs,d,k(ei,j)表示链路ei,j是否包含于起始站点为s，终止站点为d的第k类业务备用路由中；n为电力通信网中站点的总数；k表示电力通信网中运行的业务类型总数；ei,j表示连接电力通信网中站点i与站点j的链路；c(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务的个数；i(k)表示第k类业务类型的业务重要度；p(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由的可用率。
进一步地，步骤s4具体为，采用下式计算电力通信网链路重要度c(ei,j)：
其中，
ci(ei,j)＝ri(ei,j)+si(ei,j)；
式中，ci(ei,j)表示链路ei,j的综合重要度，ri(ei,j)为链路ei,j承载的工作业务重要度，si(ei,j)为链路ei,j承载的备用业务重要度。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明在电力通信网链路重要度计算中首先考虑链路正常工作的概率，即链路可用率。基于链路可用率以及各业务工作路由经过的链路，能够计算各业务正常工作的概率，进而确定链路承载的工作业务重要度。电力业务的主路由发生中断将切换至备用路由，增加链路的备用路由重要度。同时当链路承载的备用路由较多，或是工作路由正常工作概率较低时，业务的备用路由将提高链路的重要性。因此根据链路可用率，计算业务工作路由失效的概率，进而获得链路承载的备用业务重要度。最后融合链路承载的工作和备用业务重要度，获得电力通信网链路重要度。通过本发明的方法，结合电力业务的主备路由以及链路可用率，合理地计算链路承载的业务重要度是量化电力通信网链路重要性，克服了传统方法中电力通信网链路重要度计算不准确的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程示意图。
图2为本发明实施例的拓扑结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实施例使用文献《基于信息熵的电力通信网脆弱性评价方法》中网络参数作为本发明实施例。将电力通信网中运行的业务划分为五类，五类业务重要度向量i＝[0.98,0.83,0.55,0.33,0.15]，以及业务对应的单位流量向量f＝[0.03,0.08,0.02,0.52,0.14]。图2所示为广东电力通信传输骨干网，包含14个节点和16条链路，链路权重为各站点之间实际距离。使用k-最短路计算业务传输的主、备路由。网络中业务分布如表1所示。
表1网络中业务分布
如图1所示，本实施例提供了一种基于链路可用率的电力通信网链路重要度计算方法，具体包括以下步骤：
步骤s1：计算电力通信网中链路可用率；
步骤s2：根据电力业务的业务重要度、业务工作路由以及链路可用率，计算各链路承载的工作业务重要度；
步骤s3：根据电力业务的业务重要度、业务备用路由以及链路可用率，计算各链路承载的备用业务重要度；
步骤s4：根据链路承载的工作业务重要度和备用业务重要度计算电力通信网链路重要度。
较佳的，根据网络参数得到无向图wg＝(v,e,c)，站点集v＝{v1,v2,v3,...,vn}，链路集e＝{e1,e2,e3,...,em}，业务矩阵c，业务主路由矩阵rm，业务备用路由矩阵rs。
单位长度链路的可用率与平均故障时间和平均修复时间有关，目前已有较多方法计算电力通信网中单位长度链路的可用率。根据文献《负载与风险联合均衡的电力通信网路由优化算法》，每公里链路的可用率为99.84％。
在本实施例中，步骤s1中的所述电力通信网中链路p可用率采用下式计算：
式中，a表示电力通信网链路单位长度可用率，即99.84％；ei,j表示连接电力通信网中站点i与站点j的链路，与ej,i表示相同的链路；d(ei,j)表示链路的ei,j长度。计算得得到本实施例网络中各链路的可用率，如表2所示。
表2链路可用率
在本实施例中，步骤s2具体为，采用下式计算链路承载的工作业务重要度ri：
其中，
式中，n为电力通信网中站点的总数；k表示电力通信网中运行的业务类型总数；ei,j表示连接电力通信网中站点i与站点j的链路；rm(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由；φs,d,k(ei,j)表示链路ei,j是否包含于起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由中；c(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务的个数；i(k)表示第k类业务类型的业务重要度；p(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由的可用率。
当业务的工作路由包含的全部链路都是正常工作时，业务才能正常传输。因此本实施例中计算链路工作业务重要度时考虑了链路可用率，用工作路由上链路承载的业务重要度的期望作为链路工作业务重要度。根据上述公式计算得到的链路工作业务重要度结果如表3所示。
表3链路工作业务重要度
在本实施例中，步骤s3具体为，采用下式计算各链路承载的备用业务重要度：
其中，
式中，rs(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务的备用路由；ψs,d,k(ei,j)表示链路ei,j是否包含于起始站点为s，终止站点为d的第k类业务备用路由中；n为电力通信网中站点的总数；k表示电力通信网中运行的业务类型总数；ei,j表示连接电力通信网中站点i与站点j的链路；c(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务的个数；i(k)表示第k类业务类型的业务重要度；p(s,d,k)表示起始站点为s，终止站点为d的第k类业务主路由的可用率。
当业务的工作路由中有任意一条链路发生故障时，业务传输路径将切换到备用路由，从而提高备用路由中链路的重要度。当业务工作路由正常工作的概率较高时，该业务仅有较低的概率切换至备用路由。因此备用路由中链路承载的业务重要度大小不能直接作为备用业务重要度，还需考虑业务工作路由正常工作的概率。本实施例结合了电力业务具有主备路由的特点，考虑业务的工作路由发生故障的概率，得到各链路的备用业务重要度。计算得到的链路备用业务重要度结果如表4所示。
表4链路备用业务重要度
在本实施例中，步骤s4具体为，采用下式计算电力通信网链路重要度c(ei,j)：
其中，
ci(ei,j)＝ri(ei,j)+si(ei,j)；
式中，ci(ei,j)表示链路ei,j的综合重要度，ri(ei,j)为链路ei,j承载的工作业务重要度，si(ei,j)为链路ei,j承载的备用业务重要度。
计算得到的链路综合重要度以及电力通信网链路重要度如表5所示。
表5链路的综合业务重要度与链路重要度
本实施例在电力通信网链路重要度计算中首先考虑链路正常工作的概率，即链路可用率。基于链路可用率以及各业务工作路由经过的链路，能够计算各业务正常工作的概率，进而确定链路承载的工作业务重要度。电力业务的主路由发生中断将切换至备用路由，增加链路的备用路由重要度。同时当链路承载的备用路由较多，或是工作路由正常工作概率较低时，业务的备用路由将提高链路的重要性。因此根据链路可用率，计算业务工作路由失效的概率，进而获得链路承载的备用业务重要度。最后融合链路承载的工作和备用业务重要度，获得电力通信网链路重要度。通过本实施例的方法，克服了传统方法中电力通信网链路重要度计算不准确的问题。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。