混合网络下实现配电网故障容忍的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力通信网技术领域，尤其涉及一种混合网络下实现配电网故障容忍 的方法。
【背景技术】
[0002] 传统广域测量和控制中对故障所使用的人工巡检的方式已不再能满足快速发 展的智能电网的需求。如何利用现有的信息和通信技术（Information&Communication Techno1ogy，ICT)有效保证对广域范围内的配网电力线的不间断监控和持续测量成为当前 研宄的热点。无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN)以其高效、廉价和较低的 部署代价备受研宄者青睐。目前，利用传感器网络对数据进行探测和采集已经有一定的研 宄成果。然而，由于电力系统的突变性和线性拓扑的特点使得采集得到的数据进行可靠的 中继和传递面临着极大的挑战。国外的部分研宄工作在上述背景下提出了相应的解决办 法，即在部分杆塔上安装具有远距离通信的3G无线模块组成包含光纤网络，无线网络的混 合网络，以应对数据的可靠和高效通信。但是，网络的线性拓扑极大的限制了对拓扑故障的 容忍性。
[0003] 现有技术中公开的电力通信网络抗毁性评价方法，把物理链路抽象为边，通过计 算初始状态网络效率进而依次删除每个节点、每条边，计算新生成图的网络效率，计算各个 节点、各条边的故障影响度，从而得到全网抗毁度，利用全网抗毁度对电力通信网进行抗毁 性进行评判，该方法既考虑了电力通信网络中各个部件对网络性能的重要度，同时也考虑 了网络中链路的作用，消除了以前方法评价的主观性，使评价结果较为客观。但是，由于电 力通信网络中网络类型差异性较大，结构复杂，该方法并没有区分不同类型的电力通信网 络，不能针对电力通信网络的特点进行分析，从而影响了该方法的实际使用效果。
[0004] 现有技术中公开的基于无线传感器网络的架空线实时监测系统，包括由故障检测 服务器、集中控制器和监控中心组成的放射式自组织无线网络，故障检测报警器对架空线 进行故障检测，并发出报警信号，集中控制器收集报警信号并向监控中心转送报警信号，监 控中心对报警信号进行定位和处理，实现快速定位架空电力线上发生的故障。该方案虽然 也是利用无线自组织网络WSN来进行通信，然而对于架空线的拓扑明显具有近似线性的拓 扑特点，该方法并没有针对性进行分析和检测，从而使得利用无线传感器网络对架空线进 行实时检测的应用不够简洁明了。
[0005] 现有技术中还存在用于实现了电力通信网络在故障告警时、性能劣化及设备检修 时准确、全面和快速的业务影响分析的对电力通信网络业务影响分析方法，解决了现有的 分析影响方法的不足或缺陷性，实现了电力通信网络在故障告警时、性能劣化及设备检修 时准确、全面和快速的业务影响分析，但是，该方案仅针对电力通信的骨干网络进行分析， 而忽略了散布于户外、分布极广的配网电力线的监控。同时专利并没有从故障本身的视角 进行深入分析和考察，仅仅使用集合之间的简单运算对资源是否使用进行简单判断，而得 出是否影响业务的结论，影响实际使用效果。
[0006] 可见，现有技术中并没有针对配用电通信网络中故障的容忍方法的研宄和探索， 也没有针对没有对电通信网络中线性网络的拓扑进行分析，因此，如何提高网络对故障的 容忍度，实现坚强的电力通信网络成为目前急需解决的问题之一。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决或 者减缓上述问题的混合网络下实现配电网故障容忍的方法，以提高网络对故障的容忍度， 实现坚强的电力通信网络。
[0008] 本发明提供了一种混合网络下实现配电网故障容忍的方法，该方法包括：
[0009] 对设置在配用电通信网的变电站之间的传输节点和无线模块进行分组；
[0010] 根据配用电通信网中所述传输节点之间的时延和无线模块的覆盖参数，计算分组 后的配用电通信网中需要的备份传输节点和备份无线模块的数量；
[0011] 根据配用电通信网中每个传输节点和无线模块的历史故障发生频率，计算所述备 份传输节点和备份无线模块在配用电通信网中的部署位置；
[0012] 根据所述备份传输节点和备份无线模块的数量以及所述备份传输节点和备份无 线模块在配用电通信网中的部署位置，进行备份传输节点和备份无线模块的部署；
[0013] 当发生故障时，对当前配用电通信网中发生故障的传输节点的位置进行定位，根 据所述发生故障的传输节点的位置，利用已有的备份传输节点和备份无线模块进行配用电 通信网的调整。
[0014] 可选的，所述对设置在配用电通信网的变电站之间的传输节点和无线模块进行分 组，具体包括：
[0015] 建立所述配用电通信网的混合网络模型；
[0016] 利用所述混合网络模型对设置在配用电通信网的变电站之间的传输节点和无线 模块进行分组，每个分组中的传输节点的数据均传输到该分组的中心节点通过无线模块传 输到控制中心。
[0017] 可选的，所述配用电通信网的混合网络模型具体包括：控制中心、至少两个变电 站、若干传输节点以及无线模块，所述控制中心与分组中心节点之间采用无线模块进行 数据传输，所述变电站与控制中心之间采用光纤网络进行数据传输，传输节点之间采用 Zigbee方式进行数据传输。
[0018] 可选的，所述根据配用电通信网中所述传输节点之间的时延和无线模块的覆盖 参数，计算分组后的配用电通信网中需要的备份传输节点和备份无线模块的数量，具体包 括：
[0019] 获取配用电通信网中所述传输节点之间的时延；
[0020] 根据配用电通信网中每个传输节点的传输位置和传输数据量，计算每个无线传输 模块的传输节点覆盖数量；
[0021] 根据所述传输节点之间的时延以及每个无线传输模块的传输节点覆盖数量，计算 分组后的配用电通信网中需要的备份传输节点和备份无线模块的数量。
[0022] 可选的，所述根据配用电通信网中每个传输节点和无线模块的历史故障发生频 率，计算所述备份传输节点和备份无线模块在配用电通信网中的部署位置，具体包括：
[0023] 获取配用电通信网中每个传输节点的历史故障发生频率；
[0024] 对所述每个传输节点的历史故障发生频率进行加权；
[0025] 根据权重的大小进行排序，并依次将备份节点分配到相应的传输节点，实现备份 节点的分配；
[0026] 判断分组数目和无线模块的数目之间的大小关系，若分组数目大于无线模块数 目，则利用BPBP算法逐次将无线模块分配到各组中的中心节点上；否则利用BPBP算法对无 线模块对分组数目进行求模和取余，循环的将各组的中心节点进行分配相应的无线模块， 并判断剩余无线模块的数目，将所余数目的无线模块逐次分配到权重较高的传输节点上。
[0027] 可选的，所述对当前配用电通信网中发生故障的传输节点的位置进行定位具体包 括：
[0028] 获取所述配用电通信网中传输的数据；
[0029] 根据所述数据采用自适应算法确定出当前配用电通信网中定位出发生故障的传 输节点位置。
[0030] 可选的，所述根据所述发生故障的传输节点的位置，利用已有的备份传输节点和 备份无线模块进行配用电通信网的调整，具体包括：
[0031] 根据所述发生故障的传输节点的位置构造分组的左半可能的故障集或右边可能 的故障集；
[0032] 判断故障节点是否具有备份节点，如果有，则用备份节点替换所述故障节点；否 贝1J，判断所述故障节点是否属于分组的左半部分；
[0033] 若所述故障节点属于分组的左半部分，则对分组的左半部分中可能的故障集合构 造循环集合，从循环集合中逐个取出元素，判断所取出的元素是否可以通过相邻的分组覆 盖，若是，则逐次将相应的节点移到相邻分组域中，并从该分组中删除节点，否则，判断所述 故障节点是否属于分组的右半部分；
[0034] 若所述故障节点属于分组的右半部分，则对分组的右半部分中可能的故障集合构 造循