基于对抗两点链路故障的电力业务保护方法

技术领域

本发明涉及电力通信网络领域，具体为基于对抗两点链路故障的电力业务保护方法。

背景技术

随着电力通信网的发展，电力通信网网格化的特征愈发明显，随之而来的是链路增多带来的故障数量的增加。未来电力通信网中链路同时发生两点故障的情况也会逐渐增多，相比于单点链路故障，两点链路故障可能会同时出现在某一业务的工作和保护路径，致使发生电力业务的中断。电力通信网由于其行业特殊性，一旦发生链路中断可能造成恶劣的社会民生影响，故而，再电力通信网Mesh化的背景下，如何高效率的对抗链路中两点链路故障正逐渐成为研究的热点。

现有方法对于电力通信网两点链路故障得保护停留在专用保护的范畴，相比于单点故障，两点链路故障发生概率相对较低，如果采用专用保护，电力通信网网络资源将被大量浪费，进而降低了电力通信网的吞吐量。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出基于对抗两点链路故障的电力业务保护方法，传统保护方法保护效率较低，且只能对抗单点链路故障的不足，结合预置圈；能够有效提高电力通信网抗毁能力且具有较高的资源利用率，保证电力通信网络与电网的安全可靠运行。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于对抗两点链路故障的电力业务保护方法，具体电力业务保护方法步骤如下：

步骤A：将光纤传输线抽象为链路，以变电站作为电力通信网络拓扑节点，构架电力通信网络拓扑G(V，E)；

步骤B：结合电力通信网拓扑G(V，E)，根据电力通信网中节点关联度生成预置圈，并根据得到所有的预置圈生成备选圈集合；

步骤C：对电力通信网中的电力业务进行路由以及保护策略配置；

步骤D：采用步骤C中所配置保护策略，在电力通信网中发生两点链路故障时的业务倒换方法。

作为本发明的一种优选实施方式，其中，V＝{1，2，...，w}表示电力通信网络拓扑节点集合，W为自然数，E＝{(vu，vw)}表示无向通信链路集，vu，vw∈V，且u和w均表示为自然数，H＝{(s，d)}表示电力通信网中的电力业务集，s为业务发出节点，d为业务终止节点，s，d∈V；电力通信网中两点链路故障是指无向通信链路集E中有且只有两元素所对应链路发生故障，无法传输业务。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤B的具体过程如下：

步骤b1：将电力通信网络拓扑节点集合N中任意两节点n1和n2之间不相交的路径数量，作为节点n1和n2之间的节点关联度d；在电力通信网络拓扑节点集合N中，将任意两节点之间的节点关联度中对应最小值，作为网络拓扑节点集合N的节点互关联度η，其中，

步骤b2：遍历电力通信网络拓扑节点集合V中所有节点，并将任意两节点作为一个节点组，计算每个节点组中两节点的节点关联度，最终生成节点关联度集合D；随后在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，选取一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组(n1，n2)，再遍历集合V中除节点n1和n2以外所有的节点；

若该节点加入节点组(n1，n2)后，对应节点组的节点互关联度η仍然不小于设定阈值μ，则保留该节点并将加入该节点后的节点组作为保护圈上节点集合的子集，且将保护圈上节点集合设置标号P，并继续判断下一个节点；

若加入该节点后的节点组的节点互关联度η小于设定阈值μ，则舍弃该节点并将加入该节点前的节点组作为保护圈上节点集合P的子集，并继续判断下一个节点；其中，设定的阈值μ取值为3；

当集合V中最后一个节点完成判断后，得到保护圈上节点集合P的子集P1；

在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，遍历除节点组(n1，n2)以外，每一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组，并按照上述方法，依次得到保护圈上节点集合P的子集P2，P3，……，Pt，t为自然数；根据得到的保护圈上节点集合P的子集P1至Pt，最终获取到保护圈上节点集合P；

步骤b3：对每一个保护圈上节点集合P的子集，分别采集该子集中任意两个节点之间的路径，且采集到的路径均不重复，最终根据得到的路径形成对应子集的预置圈c；

步骤b4：在保护圈上节点集合P的每一个子集中，从该子集中的第一个节点开始，依次获取第一个节点与其他节点之间的路径，且将所得路径中与预置圈c中路径不重合的所有路径，作为预置圈c对应可保护的跨接路径；然后将保护圈上节点集合P中该子集中的预置圈c中的路径及所采集到的所有跨接路径，分别作为该预置圈c对应的被选圈保护资源集合的子集f和预置圈c对应的跨接路径的子集x；

按照上述方法继续判断，直至保护圈上节点集合P中每一个子集对应每一个节点均完成跨接路径的采集，得到若干个被选圈保护资源集合的子集；根据得到的所有被选圈保护资源集合的子集，生成被选圈保护资源集合F和跨接路径集合X，并根据保护圈上节点集合P的每一个子集的预置圈c，生成备选圈集合C。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤C的具体过程如下：

步骤c1：结合跨接路径集合X，将原电力通信网络拓扑G(V，E)映射为电力业务路由拓扑G*(V*，E*)以及节点映射关系矩阵m；其中，V*为电力业务路由拓扑中节点集合，E*为电力业务路由拓扑中无向链路集合；

步骤c2：对电力业务进行路由，遍历电力业务集H，具体路由选择及保护配置如下：

步骤c21：选取电力业务H中第一个元素(s1，d1)进行映射，根据映射关系矩阵，将电力业务发出结点s1，业务终止节点d1映射至V*中，使用最短路径算法对其进行路由，得到电力业务工作路径WP*，并将其映射回G中，得到第一个业务对应的工作路径WP，为其配置保护；

步骤c22：依次计算备选圈集合C中所有预置圈c对业务集合H中第一个子集对应工作路径的保护效率ER；并选择保护效率ER最高值所对应的预置圈c作为选定预置圈；随后将该选定预置圈c所对应的被选圈保护资源集合的子集f，计入已配圈保护资源集合F*，将所选用得预置圈计入选用预置圈集合C*中；其中，保护效率ER为受到保护的工作路径跳数与圈跳数之比，即ER＝PR/R，PR为受到保护的工作路径跳数，R为圈跳数，资源指电力通信光网络中的时隙，已配圈保护资源集合F*初始为空集；

步骤c23：判断工作路径WP中所有链路是否已经被保护，若存在未被保护链路，计算未被保护链路两端节点是否属于集合V*，若属于，则继续使用步骤c22中所述方法，在备选圈C集合中选取预置圈进行保护，并将所选用得预置圈计入选用预置圈集合C*中；若未被保护链路两端节点中存在节点不属于集合V*，则采集该节点至集合V*中节点的最短路径，该路径不可与工作路径WP重合，若无此类路径，则将该链路进行标记，此类链路由于网络拓扑连通度不足，不具备对抗两点链路故障的条件，本方法只可对此类链路提供尽力而为的保护；直到工作路径WP中所有链路均被保护或标记，则完成对于业务集H中第一个业务的保护配置；

步骤c24：选取业务集合H中下一个子集，判断该子集所对应的业务链路是否已被已配圈保护资源集合F*中的资源保护；

若存在未被保护的链路未被保护，则按照步骤C23中的方法，依次计算备选圈集合C中所有预置圈对该子集所对应的业务链路的保护效率ER，并确定选定预置圈对该子集所对应的业务链路进行保护，然后在更新已配圈保护资源集合F*后进入步骤c24；若已被保护，则直接选取集合H中下一个元素；

直到对集合H完成遍历，将业务路由以及保护路由应用配置于网管系统之中，完成对抗两点链路故障的电力业务共享保护策略的配置。

作为本发明的一种优选实施方式，其中具体映射步骤如下：

步骤c11：遍历跨接路径集合X的子集x中所有跨接路径，判断x中的跨接路径首尾节点是否为V*中元素，若不为则加入集合V*中；判断x中的跨接路径是否为E*中元素，若不为则加入集合E*中，则为跨接路径首尾节点间的链路；遍历跨接路径集合X，对其所有子集进行步骤C11中的映射；

步骤c12：遍历集合V判断是否所有元素均映射至V*中，若集合V中任一元素未能映射至V*，判断该元素是否为跨接路径集合X子集x中的元素，若是则将其映射为该跨接链路的首节点，反之则将其映射为与其相邻且已经映射至V*中的任一节点，若其相邻节点无此类节点，则跳过该节点继续遍历；重复步骤C12直到集合V中所有元素均映射至V*中，并根据步骤C1和C2，生成节点映射关系矩阵m，V*＝V×m；根据上述步骤，得到电力业务路由拓扑G*(V*，E*)。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤D的运行过程如下：

以选用预置圈集合C*中某一元素c*为例，具体倒换步骤如下：

步骤d1：由于步骤C2中所述电力业务路由方法，由预置圈c*所保护的电力业务只存在于其跨接链路子集X

步骤d2：若此时预置圈c*内的链路再次发生故障，网管系统首先对故障进行定位，若为跨接路径中的链路故障，则按照d1中的步骤对跨接路径进行倒换，完成电力通信网中两点链路故障得倒换步骤；若次故障发生于C

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，对于对抗两点链路故障的电力业务共享保护策略，随着电力通信网Mesh化程度得提高，在保证高效利用网络资源的情况下，有效的为电力通信业务提供了对抗两点链路故障的能力；克服了传统保护方法保护效率较低，且只能对抗单点链路故障的不足，结合预置圈；同时对通信网络拓扑进行映射，确保电力业务均可以路由至预置圈跨接链路上，进行具备对抗两点链路故障的能力；在步骤D中说明了在发生故障时如何进行业务倒换，恢复业务。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明电力路由拓扑映射流程；

图2为本发明对抗两点链路故障的电力业务共享保护策略配置流程。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，基于对抗两点链路故障的电力业务保护方法，具体电力业务保护方法步骤如下：

步骤A：将光纤传输线抽象为链路，以变电站作为电力通信网络拓扑节点，构架电力通信网络拓扑G(V，E)；

其中，V＝{1，2，...，W}表示电力通信网络拓扑节点集合，W为自然数，E＝{(vu，vw)}表示无向通信链路集，vu，vw∈V，且u和w均表示为自然数，H＝{(s，d)}表示电力通信网中的电力业务集，s为业务发出节点，d为业务终止节点，s，d∈V；电力通信网中两点链路故障是指无向通信链路集E中有且只有两元素所对应链路发生故障，无法传输业务；

步骤B：结合电力通信网拓扑G(V，E)，根据电力通信网中节点关联度生成预置圈，并根据得到所有的预置圈生成备选圈集合；

步骤b1：将电力通信网络拓扑节点集合N中任意两节点n1和n2之间不相交的路径数量，作为节点n1和n2之间的节点关联度d；

在电力通信网络拓扑节点集合N中.将任意两节点之间的节点关联度中对应最小值，作为网络拓扑节点集合N的节点互关联度η，其中，

步骤b2：遍历电力通信网络拓扑节点集合V中所有节点，并将任意两节点作为一个节点组，计算每个节点组中两节点的节点关联度，最终生成节点关联度集合D；随后在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，选取一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组(n1，n2)，再遍历集合V中除节点n1和n2以外所有的节点；

若该节点加入节点组(n1，n2)后，对应节点组的节点互关联度η仍然不小于设定阈值μ，则保留该节点并将加入该节点后的节点组作为保护圈上节点集合的子集，且将保护圈上节点集合设置标号P，并继续判断下一个节点；

若加入该节点后的节点组的节点互关联度η小于设定阈值μ，则舍弃该节点并将加入该节点前的节点组作为保护圈上节点集合P的子集，并继续判断下一个节点；其中，设定的阈值μ取值为3；

当集合V中最后一个节点完成判断后，得到保护圈上节点集合P的子集P1；

在电力通信网络拓扑节点集合V中的所有节点组中，遍历除节点组(n1，n2)以外，每一个节点互关联度不小于设定阈值μ的节点组，并按照上述方法，依次得到保护圈上节点集合P的子集P2，P3，……，Pt，t为自然数；

根据得到的保护圈上节点集合P的子集P1至Pt，最终获取到保护圈上节点集合P；

步骤b3：对每一个保护圈上节点集合P的子集，分别采集该子集中任意两个节点之间的路径，且采集到的路径均不重复，最终根据得到的路径形成对应子集的预置圈c；

步骤b4：在保护圈上节点集合P的每一个子集中，从该子集中的第一个节点开始，依次获取第一个节点与其他节点之间的路径，且将所得路径中与预置圈c中路径不重合的所有路径，作为预置圈c对应可保护的跨接路径；然后将保护圈上节点集合P中该子集中的预置圈c中的路径及所采集到的所有跨接路径，分别作为该预置圈c对应的被选圈保护资源集合的子集f和预置圈c对应的跨接路径的子集x；

按照上述方法继续判断，直至保护圈上节点集合P中每一个子集对应每一个节点均完成跨接路径的采集，得到若干个被选圈保护资源集合的子集；

然后根据得到的所有被选圈保护资源集合的子集，生成被选圈保护资源集合F和跨接路径集合X，并根据保护圈上节点集合P的每一个子集的预置圈c，生成备选圈集合C；

步骤C：对电力通信网中的电力业务进行路由以及保护策略配置；

步骤c1：为了应对电力通信网中两点链路故障，只有将电力业务路由至预置圈中跨接链路上，才可保证电力通信网中出现两点链路故障时，所有业务均不会中断；结合跨接路径集合X，将原电力通信网络拓扑G(V，E)映射为电力业务路由拓扑G*(V*，E*)以及节点映射关系矩阵m；其中，V*为电力业务路由拓扑中节点集合，E*为电力业务路由拓扑中无向链路集合；

其中具体映射步骤如下：

步骤c11：遍历跨接路径集合X的子集x中所有跨接路径，判断x中的跨接路径首尾节点是否为V*中元素，若不为则加入集合V*中；判断x中的跨接路径是否为E*中元素，若不为则加入集合E*中，则为跨接路径首尾节点间的链路；遍历跨接路径集合X，对其所有子集进行步骤C11中的映射；

步骤c12：遍历集合V判断是否所有元素均映射至V*中，若集合V中任一元素未能映射至V*，判断该元素是否为跨接路径集合X子集x中的元素，若是则将其映射为该跨接链路的首节点，反之则将其映射为与其相邻且已经映射至V*中的任一节点，若其相邻节点无此类节点，则跳过该节点继续遍历；重复步骤C12直到集合V中所有元素均映射至V*中，并根据步骤C1和C2，生成节点映射关系矩阵m，V*＝V×m；

根据上述步骤，得到电力业务路由拓扑G*(V*，E*)；

步骤c2：对电力业务进行路由，遍历电力业务集H，具体路由选择及保护配置如下：

步骤c21：选取电力业务H中第一个元素(s1，d1)进行映射，根据映射关系矩阵，将电力业务发出结点s1，业务终止节点d1映射至V*中，使用最短路径算法对其进行路由，得到电力业务工作路径WP*，并将其映射回G中，得到第一个业务对应的工作路径WP，为其配置保护；

步骤c22：依次计算备选圈集合C中所有预置圈c对业务集合H中第一个子集对应工作路径的保护效率ER；并选择保护效率ER最高值所对应的预置圈c作为选定预置圈；随后将该选定预置圈c所对应的被选圈保护资源集合的子集f，计入已配圈保护资源集合F*，将所选用得预置圈计入选用预置圈集合C*中；其中，保护效率ER为受到保护的工作路径跳数与圈跳数之比，即ER＝PR/R，PR为受到保护的工作路径跳数，R为圈跳数，资源指电力通信光网络中的时隙，已配圈保护资源集合F*初始为空集；

步骤c23：判断工作路径WP中所有链路是否已经被保护，若存在未被保护链路，计算未被保护链路两端节点是否属于集合V*，若属于，则继续使用步骤c22中所述方法，在备选圈C集合中选取预置圈进行保护，并将所选用得预置圈计入选用预置圈集合C*中；若未被保护链路两端节点中存在节点不属于集合V*，则采集该节点至集合V*中节点的最短路径，该路径不可与工作路径WP重合，若无此类路径，则将该链路进行标记，此类链路由于网络拓扑连通度不足，不具备对抗两点链路故障的条件，本方法只可对此类链路提供尽力而为的保护；直到工作路径WP中所有链路均被保护或标记，则完成对于业务集H中第一个业务的保护配置；

步骤c24：选取业务集合H中下一个子集，判断该子集所对应的业务链路是否已被已配圈保护资源集合F*中的资源保护；

若存在未被保护的链路未被保护，则按照步骤C23中的方法，依次计算备选圈集合C中所有预置圈对该子集所对应的业务链路的保护效率ER，并确定选定预置圈对该子集所对应的业务链路进行保护，然后在更新已配圈保护资源集合F*后进入步骤c24；若已被保护，则直接选取集合H中下一个元素；

直到对集合H完成遍历，将业务路由以及保护路由应用配置于网管系统之中，完成对抗两点链路故障的电力业务共享保护策略的配置；

步骤D：采用步骤C中所配置保护策略，在电力通信网中发生两点链路故障时的业务倒换方法；

本步骤中讨论的两点链路故障倒换方法为在某一业务工作路径上一链路出现故障完成倒换后，该倒换之后的路径再次发生链路故障此类情况。如电力通信网中两点链路故障未能同时影响到某一电力业务的工作路径及倒换路径，则按照常规预置圈进行倒换即可；

以选用预置圈集合C*中某一元素c*为例，说明倒换步骤，具体倒换步骤如下：

步骤d1：由于步骤C2中所述电力业务路由方法，由预置圈c*所保护的电力业务只存在于其跨接链路子集X

步骤d2：若此时预置圈c*内的链路再次发生故障，网管系统首先对故障进行定位，若为跨接路径中的链路故障，则按照d1中的步骤对跨接路径进行倒换，完成电力通信网中两点链路故障得倒换步骤；若次故障发生于C

本发明在使用时，将光纤传输线抽象为链路，以变电站作为电力通信网络拓扑节点，构架电力通信网络拓扑G(V，E)；结合电力通信网拓扑G(V，E)，根据电力通信网中节点关联度生成预置圈，并根据得到所有的预置圈生成备选圈集合；对电力通信网中的电力业务进行路由以及保护策略配置；采用步骤C中所配置保护策略，在电力通信网中发生两点链路故障时的业务倒换方法。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。