智能配电通信网中备用中继节点的部署方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及配用电故障容忍技术领域，特别是涉及一种智能配电通信网中备用中 继节点的部署方法和系统。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展，各个行业对基础设施的质量要求越来越高。在电力方面，为了满 足各个行业对电力的巨大需求，保证人民日常生活用电，现有的电网需要通过信息化手段， 使能源资源开发、转换(发电）、输电、配电、供电、售电及用电的电网系统的各个环节，进行 智能交流。以满足优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性，满足环保约束、 保证电能质量、适应电力市场化发展;组建一个拥有自愈、互动、兼容、优质、安全属性的供 电网络。这样一来就形成了智能电网的概念。
[0003] 智能电网作为保障电力安全，稳定，高效，经济的优良解决方案，拥有一系列完备 的子系统，如智能电网通信网、数据采集系统。它们相互协作以满足不同用户，不同环境对 电力分配的复杂需求。其中智能电网通信网在智能电网中承担着电网信息收集、信息转发、 信息传送等任务，它帮助智能电网在配电、输电、供电时实时、准确、稳定地获取各个部分的 信息，以便及时地对各种突发情况做出正确的响应，保证智能电网的正确、稳定运行。它的 可靠性是智能电网的保证，为了支持智能电网通信网的有效运行，需要运用到数据采集的 技术和有效地通信技术。
[0004] 数据采集，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息 的过程。在许多工业现场中，设备长时间运行容易出现故障，为了监控这些设备，通常利用 数据采集装置采集他们运行时的数据并送给上级网络，通过运行在上级网络中的特定程序 对这些数据进行分析，以此判断当前运行设备的状况，进而采取相应措施，这样的一套机制 就称作采集系统。智能电网中数据采集系统的作用就是测量并记录智能电网中各个部分的 电压、电流、频率、相位、温度、设备开关状态、等参数，然后上交智能电网通信网络。为了获 取智能电网中各部分的信息，用来做数据采集的各种传感器就需要部署于智能电网上，分 布于智能电网的各个角落。因此，智能电网通信网需要覆盖部署于智能电网中的每个传感 器，以便收集智能电网中各个传感器采集到的信息。
[0005] 智能电网的采集系统只负责测量并记录本地设备的信息，并不具备通信功能，这 个时候就需要将信息采集点处的传感器与拥有通信能力的中继站点绑定在一起，并将这样 一个组合简称作中继节点。这些中继节点之间可以依靠中继站点进行通信，由这样一个个 分散部署于智能电网中的中继节点运用某种通信技术相互联通而组成的一个电力系统数 据通信网络就属于智能电网通信网。因此智能电网通信网与智能电网的拓扑结构非常相 似。目前，国家电网公司已经建成"三纵四横"电力主干通信网络，形成了以光纤通信为主， 微波、载波等多种通信方式并存的通信网络格局。
[0006] 智能配电网是智能电网的关键环节之一，通常110kV及以下的电力网络属于配电 网络，配电网是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分。通过研究发现，智能配电网的 通信网络，即智能配电通信网，其根据业务需求的不同，拥有许多不同的种类，其中一种的 中继节点之间使用近距离通信协议，这样智能配电通信网内的中继节点在进行长距离信息 传递时，互相之间的依赖性很强，当其中一个中继节点因故障或其他原因而失效后，将会对 其他中继节点的消息传递造成影响。因此这种智能配电通信网的稳定性较差，不能更好地 服务于智能配电网。
【发明内容】
[0007] 基于此，为解决现有技术中的问题，本发明提供一种智能配电通信网中备用中继 节点的部署方法及系统，通过在智能配电通信网中部署备用中继节点，提高智能配电通信 网的稳定性，消除因中继节点失效所带来的不利影响，构建一个健壮、高效的通信网络。
[0008] 为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
[0009] -种智能配电通信网中备用中继节点的部署方法，包括如下步骤：
[0010] 获取智能配电通信网的中继节点信息；
[0011] 根据所述中继节点信息利用凝聚层次聚类算法将智能配电通信网划分为多个通 信小组；
[0012] 判断通信小组是否满足设定的约束条件；
[0013] 若所有通信小组均满足设定的约束条件，则为每个通信小组部署备用中继节点。
[0014] 相应的，本发明还提供一种智能配电通信网中备用中继节点的部署系统，包括：
[0015] 获取模块，用于获取智能配电通信网的中继节点信息；
[0016] 分组构建模块，用于根据所述中继节点信息利用凝聚层次聚类算法将智能配电通 信网划分为多个通信小组；
[0017] 约束判断模块，用于判断通信小组是否满足设定的约束条件；
[0018] 部署模块，用于在所有通信小组均满足设定的约束条件时，则为每个通信小组部 署备用中继节点。
[0019] 本发明参考智能电网的N-x标准，采用凝聚层次聚类法将智能配电通信网中的中 继节点划分成通信小组，并为通信小组配置中继节点，使得智能配电通信网不仅能在中继 节点失效后将其隔离出全网的运行范围，避免因少数中继节点失效而引发的网络连锁失效 反应，还能在某些中继节点失效后，由备用中继节点顶替原有中继节点继续工作，保证全网 的正常运行，消除因中继节点失效所带来的不利影响。本发明采用凝聚层次聚类法能够应 用于任意的距离测量方法，数据本身或者簇本身是什么类型不在算法的考虑范围之内，因 此本发明也具备高度的灵活性。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的智能配电通信网中备用中继节点的部署方法在一个实施例中的流 程不意图；
[0021] 图2为智能配电通信网中中继节点与通信模块传输信号的示意图；
[0022] 图3是本发明实施例中利用凝聚层次聚类算法将智能配电通信网划分为多个通信 小组的流程示意图；
[0023] 图4是本发明实施例中判断每个通信小组是否满足设定的约束条件的流程示意 图；
[0024] 图5是本发明实施例中为每个通信小组部署备用中继节点的流程示意图；
[0025] 图6是本发明实施例中中继节点数量为1000的智能配电通信网的压力测试图；
[0026] 图7是本发明实施例中不同中继节点数量对智能配电通信网性能的影响效果图；
[0027] 图8是本发明实施例中当X取5时N-x原则在各种智能配电通信网中的表现能力示 意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所 描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
[0029] 图1是本发明的智能配电通信网中备用中继节点的部署方法在一个实施例中的流 程示意图，如图1所示，本实施例中的智能配电通信网中备用中继节点的部署方法包括以下 步骤：
[0030] 步骤S110,获取智能配电通信网的中继节点信息；
[0031] 步骤S120,根据所述中继节点信息利用凝聚层次聚类算法将智能配电通信网划分 为多个通信小组；
[0032] 步骤S130,判断是否所有通信小组均满足设定的约束条件；若是，则进入步骤 S140;若否，则返回步骤S120;
[0033]步骤S140,为每个通信小组部署备用中继节点。
[0034]智能配电通信网作为智能配电网的重要组成部分，必须保证自身提供的服务有足 够的质量保障，必须依照智能电网的设计标准满足相应的N-x原则。在实际的电网运作时， 考虑成本因素，大多只能做到N-1原则或N-2原则。但本实施例中针对的是智能配电通信网， 仅考虑其中的中继节点和通信模块(参见图2,其中R为中继节点，负责采集本地的信息;C为 通信模块，负责收集中继节点产生的信息并传送给控制中心。中继节点如箭头所示向本组 的中心方向将自身的信息传送给相邻的下一跳中继节点，对应的下一跳中继节点需要整合 来自上一跳中继节点的信息以及自身的信息，并将其打包发送给再下一跳中继节点，以此 类推，最终到达组内通信模块）。中继节点和通信模块这些设备与智能电网中负责变电、输 电、配电的主要设备相比，成本很低。所以在组建智能配电网时允许设计更强的失效容忍标 准，也就是规定更大的X值，实现网络中同时出现多个中继节点无法正确采集、传送电网的 信息时，系统仍能有效地将影响降到最低。故在本实施例中，将为智能配电通信网中的部分 中继节点部署备用中继节点，提高系统稳定性。
[0035]具体的，本实施例首先需获取智能配电通信网的中继节点信息，即对各类中继节 点信息进行初始化。然后通过聚类算法将中继节点划分成不同的通信小组。
[0036]传统的聚类算法有划分方法、层次方法、基于网格方法、基于模型方法等。其中，层 次方法就是对给定