尹青松 孙川 黄晶晶 黄书强
国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司 安徽阜阳 236000
摘要：电力通信网作为电力系统的专用通信网络，对保证电力系统安全、稳定、可靠运行起着至关重要的作用，是传统电网向智能电网转变的通信基础。随着智能电网的发展，电力网络规模日愈庞大，业务数量和种类逐渐增多，电力通信网需要不断扩建，以满足日益提高的业务需求。为保证建成的电力通信网能够达到坚强可靠、经济高效的目标，需要在建设之初进行科学有效的规划设计。借助于先进的计算机技术，设计开发电力通信网规划仿真系统可以帮助网络建设人员科学、直观地进行网络规划工作，对智能电网的推动和建设有着重要意义。文章对基于免疫算法的电力通信网线路规划方法进行了研究分析，以供参考。
关键词：免疫算法；电力通信；线路规划
1 前言
智能电网是一个自动化的电力传输网，以高速的通信网络为基础，利用先进的设备，采用先进的测量技术、传感技术和决策支持系统技术，通过先进的控制方法建立一个智能化的电网，能够保证电力从发电厂发电到用户使用以及整个的电力输送过程中信息和电能高效稳定的传输，有效地保证电力的持续供应、安全地生产和输送，实现一个安全可靠、经济高效的电网，也被称作为“电网”智能电网由很多部分组成，包括智能配电网，智能调度系统，智能发电系统，智能城市用电网等。同时智能电网拥有自愈能力、激励能力和抵御攻击的能力，可以满足新世纪电力系统高速发展而提出的更高要求，其提高电能质量、优化电力市场、优化电力资产的运作效率，接入不同种类的发电形式等相对于传统电网的改进和革新都对推动社会经济持续稳定发展起到了非常重要的作用。电力通信网则是实现智能电网的基础，它和电力系统的控制系统、调动自动化系统一起作为电力系统的三大支柱，三者共同协作，从发电、电力运输、电力使用等各个环节保证了电力系统安全稳定地运行。电力通信网是智能电网实现网络运营市场化和现代化管理进程中的基石，是电网调度自动化和电力控制系统正常运行的重要保障，同时也是确保电网安全稳定运行旳重要手段，因此电力通信网作为电力系统重要的基础设施，在电网智能化建设的进程中，有着举足轻重的作用。
2 电力通信网概述
电力通信网是随着电力系统的逐步发展和需求的变化逐渐形成的专用通信网，最初它的产生是为了解决公网发展缓慢而导致的通信能力不足，用来满足一些电力部门的特殊通信需求。它是电网管理信息化、电网运营和电网调度的基础，是电力系统的重要组成部分。其主要功能是为了保证电力系统的安全稳定和可靠运行。为电网的生产、运行、管理、建设等方面提供服务，并要满足调度电话、电网自动化、安全自动装置、继电保护、图像传输、计算机网络等各种业务的需求。按照使用的技术不同电力通信网可以细分为通信电缆、微波通信、数字程控交换、同步时钟网、电力线载波、光纤通信、通信监控系统和数据网通信。电力通信网中主要的应用光缆包括普通光缆、光缆、光缆、光缆和光缆等。。按照功能的不同电力通信网可以细分为支撑网、传输网、业务网。支撑网是为通信网正常运行提供支持的网络，包括信令系统、网管系统和同步系统。信令系统主要是语音交换设备间的交换信令方式和规范。网管系统是指综合监控和管理传输网及其承载的业务网。传输网又称作通信基础网，是通信网的基础设施。网络主要由传输设备和传输介质两部分组成。其中电力通信传输介质包括光纤、输电线和无线电，对应于光通信、电力线载波通信和微波通信方式。业务网是在支撑网的协同下，构建在传输网上，利用系统的资源为各种业务需求提供服务。业务网主要包括：调度专用数据网、信息网、电话交换网以及电视会议网和机电保护网等等。电视会议网作为信息网的一种业务随着技术的发展将逐步融入信息网中。继电保护网是以独立光纤、服用和专用数据通道等多种方式并存的混合网，也将逐渐入调度专用数据网中。
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3 基于免疫算法的电力通信网线路规划方法
智能电网的结构和规模日益复杂，单纯依靠经验进行线路规划设计己经不能适应当前的需求，国内外学者已经对电力光传输网线路规划进行了比较深入的研宄，电力光传输网线路规划问题属于多目标多约束优化问题，要综合考虑可靠性，经济性，和业务分部等因素，拥有多约束，非线性，不确定等特点，不能用传统的数学方法解决，同时实际中出现的新的问题也使得求解模型不断改进，这也要求我们根据在现实中出现的新情况，不断地进行进一步深入的研宄。针对电力光传输网线路规划中存在的问題，需要综合考虑光缆线路的多约束条件，包括可靠性，经济性两大条件，可靠性中由成环率和链路可靠性两个因素保证，经济性则不仅包括一次性建设成本，还有考虑链路投入使用后的运营成本。根据实际线路网络抽象并简化成数学模型。将通信网络中的节点和链路抽象成连通无向图，通信站点用节点表示，链路用边表示，其中己有的链路用实线表示，待选定建设的链路用虚线表示。满足通信网可靠性的约朿条件下，利用算法对模型进行求解，得出经济性最佳的线路规划结果。
（1）通信网可靠性约束
电力传输网模型中，本文以路由可靠性和站点成环率来保证网络模型的可靠性。传输网中，每一条链路都有一个链路可靠性指标，其值为该链路的工作时间和建设后使用时间的比值。
（2）通信网链路成本
待选定的链路中，每一条链路的成本包括一次建设成本和日后的运营成本，线路规划方案的成本是所有选定链路中所有链路的成本之和。
4 电力通信网线路规划仿真子系统的设计与实现
4.1 系统设计
电力通信网规划仿真系统的线路规划仿真子系统所涉及的范围主要为光缆层资源。光缆层络资源模型定义的资源对象包括：站点、光缆。所以，根据电力通信网实际光缆和站点的部署情况，抽象并简化成数学模型。将电力通信网的网络结构抽象成连通无向图，用节点和连线来表示站点和光缆。利用遗传算法求解线路规划方案，分析其各项指标，并将方案在系统的可视化界面呈现。
4.2 系统软件结构设计
电力通信网线路规划仿真子系统软件结构图如图所示，线路规划仿真子系统通过接口适配来实现将电力通信网规划中的体系指标配置数据等外界数据同步到电力通信网线路规划仿真子系统的数据库中这一功能；电力通信网线路规划仿真子系统的各功能模块都能与数据库进行需要的数据交互。用户则通过系统提供的可视化界面（来使用电力通信网线路规划仿真子系统的各项功能。电力迎信网线路规划仿真子系统与现网管控系统之间的接口适配方式为：webservice和文件方式。与光传输优化仿真子系统之间的接口采用接口技术进行消息交互，其通信协议栈为协议栈，同时采用文件传输方式进行数据传输，文件传输采用协议栈。光传输网规划仿真子系统的人机交互界面拟采用的交互方式，界面与底层信息交互采用提供的方式进。
5 结语
为了均衡和保证电力光传输网线路建设的可靠性和经济性，提出了基于免疫算法的电力光传输网线路规划方案．在以经济性最优的基础上，加入了成环率和业务分布约束，实验结果表明，所提算法在面对不同成环率取值时均能提供有效的线路规划方案，且能很好地兼顾业务分布因素，具有很高的灵活性，实验的仿真环境是一种简化的理想状态，下一步将结合更贴近实际的数据，增强说服力．
参考文献：
[1]高尚，杨静宇．群智能优化算法及应用［M］．北京:中国水利水电出版社，2006:6-10．
[2]纪震，廖惠连，吴青华．粒子群算法及应用［M］．北京:科学出版社，2004:13-61．
论文作者:尹青松,孙川,黄晶晶,黄书强
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/6
标签：通信网论文; 电力论文; 电网论文; 线路论文; 光缆论文; 链路论文; 子系统论文; 《防护工程》2018年第18期论文;