摘要：随着智能电网的快速发展，电力系统呈现众多子系统间协同通信日益频繁的特点，大量业务需要部署到网络中。与传统电信业务不同，电力通信业务与电力系统生产、调度和控制密切相关，电力通信安全风险有着严格的等级划分，规定了每个风险等级对应的业务种类、数量及受影响程度，限制高级别通信风险的发生是电力通信部门的重要目标。因此，如何将业务均衡部署到网络中是电力通信网风险研究的重点。
关键词：智能电网；通信风险；电力通信
1以业务风险均衡度为路由优化指标的选择
业务平均风险度Ravg和业务风险均衡度BR计算方法分别为：
式中：R为全网业务总的风险度，为所有通道的业务风险度总和；NE为网络业务的总通道数；RE(i)为网络中第i个通道的风险度。网络业务风险均衡度BR反应网络中各通道所承载的业务风险度均衡分布情况。该指标过高，则表示网络中业务通道上承载的业务分布不均；如果该指标趋近于0，则标志着全网业务安排风险均衡，网络运行风险较小。但以网络业务风险均衡度为评价指标进行路由优化分配可能具有局限性。以图1所示电力通信网拓扑为例。
网络某时刻只有N1到N5的调度数据网业务，若此时网络上有路径1(N1-N2-N5)，路径2(N1-N3-N6-N4-N5)这2条可选路径。根据计算方法分别求出这2条路径下相关指标，如表1所示。完成业务需求，路径1需要经过2个通道，路径2需要经过5个通道。路径1所承担的业务风险度要远小于路径2，而路径1的业务风险均衡度要高于路径2。我们更倾向于选择路径1完成业务需求，如表1所示，也就是说，单纯基于业务风险均衡度进行路由优化不一定合适，实际中，应该结合业务的需求以不同的评价指标来选择路由。从上述分析可看出，以业务风险均衡度为评估指标，基本能准确描述网络通路上业务承载情况。NSGAII是最常用的多目标优化算法，其计算效率和鲁棒性较好。
2应用NSGAⅡ的路由优化分配方法
2.1染色体的编码
应用遗传算法进行路由优化分配的关键是染色体的编码和解码，即确定可靠性指标与染色体之间的联系。本文采用基于优先权的间接编码方式。对网络中每个业务进行染色体独立编码，形成染色体编码段。每个染色体段中基因的位置表示节点，基因组值的大小对应于该节点的优先权大小。染色体个体共有NS个独立的编码段，染色体长度L为LNN?SN。式中：NS为当前所有业务需求总数；NN为网络的节点总数。以图1拓扑为例，假设某时刻网络有N1到N5的调度数据网业务需求。则染色体业务需求总数NS为1，网络节点总数NN为6，则染色体长度L为6。某个染色体个体的表示方法为：(2-5-1-6-3-4)。则节点1对应的优先权为2，节点2对应的优先权为5。
2.2染色体的解码
以图1所示拓扑为例，假设某时刻网络有节点N1到N5的调度数据网业务需求。其对应染色体段电网技术3543的编码方式为(2-5-1-6-3-4)。则从N1出发，有通道N1-N2和N1-N3可选，由于节点2对应基因的优先权高于节点3对应基因的优先权，因此循迹过程为N1-N2，依次循迹可得业务路径为N1-N2-N6-N4-N5。由于基于优先权编码方式的特殊性，在反求路径过程中会出现死路的情况。同样以图1所示拓扑为例，假设某时刻网络有节点N1到N5的调度数据网业务需求。其对应的染色体段的编码方式为(2-5-4-6-1-3)。则路径依次为N1-N2-N6-N4-N3，当循迹过程达到节点N3后，由于与之相连的节点(N1,N4,N6)都已经存在路径中，则循迹过程出现死路。为此我们增加阻塞数组。当循迹过程到节点N3，发现无路可走后，则将节点N3放入前面一个节点(N4)的阻塞数组中，循迹过程返回到节点N4。在继续选路的过程中，选择排除阻塞节点(N3)和已存在路径中的节点(N6)后的剩余节点(N5)中优先权最大的节点。即路径依次为N1-N2-N6-N4-N5，循迹结束。
3路由优化算例
假如某个网络中节点个数为6，业务通道边的数目为8。设网络中有5个业务需求，分别为：节点N1到N5的调度数据网业务；节点N1到N6的调度数据网业务；节点N1到N4的变电站综合监控业务；节点N1到N5的智能电网信息支撑(SG-ERP)业务；节点N1到N6的会议电视系统业务。利用遗传算法进行路由优化分配。网络中有5个业务需求，则每个染色体个体有5个染色体段；网络节点数为6，每个染色体段的长度为6；则染色体的总长度为30。算例中NSGAⅡ参数设置如下：初始种群规模为100，迭代次数为200，变异率为0.1。图2显示了Pareto最优解对应的个数在种群中所占的比例在迭代过程中的变化情况，本文设置的最大运行次数为200次，由图可知运行到30代左右时，Pareto最优解对应的个数在种群中所占的比例已基本保持不变，为45%左右。结果表明NSGAⅡ算法用于电力通信网路由优化的有效性。由于业务平均风险度Ravg和业务风险均衡度BR这2个目标函数的相互矛盾性，一般情况下不能同时使2个函数同时最小，因此通常根据实际情况从Pareto最优解集中进行选择。
4结语
对电力通信网可靠性进行评估时，不仅要考虑网络固有的可靠性，还应该从业务层面对网络所承载的电力系统业务可靠性进行分析。本文通过风险均衡的考虑提出的电力通信网可靠性的业务路由优化分配方法，并提供了科学合理的辅助算例，旨在电力通信网络业务运行在高可靠性方式下。
参考文献
[1]分析新时期下的电力通信发展[J].徐双江.通讯世界.2013(17)
[2]一种电力通信网络运行质量量化评估方法及应用[J].吴学进.电子世界.2017(06)
作者简介：骆曾鑫（1987.9），男，重庆长寿人，重庆大学电气工程学院，工程师，单位：重庆电力设计院
论文作者:骆曾鑫
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第6期
论文发表时间:2017/7/31
标签：业务论文; 节点论文; 染色体论文; 风险论文; 路径论文; 网络论文; 路由论文; 《电力设备管理》2017年第6期论文;