李明洋，張利軍，徐宇嘯,徐志強，邵煒平，池灝（.浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院，杭州007；.國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，杭州0008；.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州0007）

電力通信光傳輸網(wǎng)綜合評估方法研究

李明洋1，張利軍2，徐宇嘯1,徐志強3，邵煒平3，池灝1
（1.浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院，杭州310027；2.國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，杭州310008；3.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

摘要：提出了一種對電力通信光傳輸網(wǎng)進行綜合評估的方法。建立了電力通信光傳輸網(wǎng)評價指標(biāo)體系模型，描述了模糊綜合評價算法的實現(xiàn)流程，并結(jié)合客觀賦權(quán)法的變異系數(shù)法實現(xiàn)了評估算法,通過實例說明了評估算法的具體操作方法，驗證了方法的可行性。

關(guān)鍵詞：電力光傳輸網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)可靠性；網(wǎng)絡(luò)可發(fā)展性；模糊評價；變異系數(shù)法

0　引言

電力通信光傳輸網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，主要功能是確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)之間相互結(jié)合的趨勢越來越明顯[1]，電力通信光傳輸網(wǎng)扮演著越來越重要的角色,對電力通信光傳輸網(wǎng)進行高可信度的綜合評估也愈加重要。目前，國內(nèi)外研究人員已經(jīng)開展了對電力通信光傳輸網(wǎng)的評估，并取得了一定的研究成果。黃邵遠等人雖然以網(wǎng)絡(luò)路由層、網(wǎng)絡(luò)拓撲層、網(wǎng)絡(luò)運行層和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層為電力通信網(wǎng)的評估指標(biāo)進行了研究，但沒有給出具體的算法[2]。蘇波采用了模糊三角層次分析法確定了指標(biāo)權(quán)重，但該方法計算量比較大[3]。李杰、趙子巖等研究了基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的評估,通過數(shù)學(xué)建模的方式抽象出網(wǎng)絡(luò)可靠性模型[4]。然而，這些研究都只是通過某個定量對電力通信光傳輸網(wǎng)進行評估，為進一步提高評價結(jié)果的可信度,本文對電力通信光傳輸網(wǎng)進行綜合定量評估。

1　指標(biāo)體系建立

進行綜合評估前，我們必須明確選取指標(biāo)模型。由于本文旨在對電力通信光傳輸網(wǎng)進行綜合性評估，因此，指標(biāo)體系建立將覆蓋可靠性、業(yè)務(wù)支撐能力和可發(fā)展性等幾個方面。

1.1指標(biāo)選取原則

我們遵循以下原則選取指標(biāo)[5]：①系統(tǒng)全面性原則，指標(biāo)的設(shè)計應(yīng)盡可能地綜合反應(yīng)電力通信光傳輸網(wǎng)的真實情況；②指標(biāo)獨立性原則，設(shè)計指標(biāo)之間應(yīng)盡可能地相互獨立，避免重復(fù)，具有概括性；③靈活可操作性原則，指標(biāo)的設(shè)計應(yīng)該具有容易獲取、容易進行數(shù)據(jù)分析以及適合進行橫向和縱向比較的特點。

1.2模型建立本文采用傳統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)模型進行綜合指標(biāo)模型的建立，模型分為目標(biāo)層、準則層和指標(biāo)層，具體模型圖如圖1所示。U為電力通信光傳輸網(wǎng)綜合評價指標(biāo)，U1、U2、U3分別是網(wǎng)絡(luò)可靠性、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)支撐能力和網(wǎng)絡(luò)可發(fā)展性。

1.2.1網(wǎng)絡(luò)可靠性

我們認為網(wǎng)絡(luò)可靠性的評估至少應(yīng)該包含如下指標(biāo)：①光設(shè)備成環(huán)率U11，指在環(huán)上的節(jié)點設(shè)備數(shù)量與總的節(jié)點設(shè)備數(shù)量的比值;②復(fù)合光纜占比U12，指復(fù)合光纜里程數(shù)與總光纜里程數(shù)的比值;③光設(shè)備雙備率U13，指有備份設(shè)備的數(shù)量與總設(shè)備數(shù)量的比值;④光設(shè)備冗余度U14，指網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)冗余的設(shè)備數(shù)與總設(shè)備數(shù)的比值。

1.2.2網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)支撐能力

業(yè)務(wù)支撐能力反映電力光傳輸網(wǎng)對電力系統(tǒng)的業(yè)務(wù)保障支撐能力，應(yīng)該考慮的指標(biāo)包括：①光通信覆蓋率U21，指光通信已覆蓋站點數(shù)與總站點數(shù)的比值；②租用網(wǎng)絡(luò)占比U22，指租用網(wǎng)絡(luò)與總網(wǎng)絡(luò)的比值，包括租用設(shè)備數(shù)占總設(shè)備數(shù)的比值、租用光纜里程數(shù)與總光纜里程數(shù)的比值；③帶寬容量U23，帶寬容量越大表示對業(yè)務(wù)的支撐能力越好。

1.2.3網(wǎng)絡(luò)可發(fā)展性

網(wǎng)絡(luò)可發(fā)展性體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)進一步升級建設(shè)的能力，應(yīng)該考慮的指標(biāo)包括：①平均纖芯使用率U31，指光纜已用纖芯與總纖芯的比值；②高負載光纜比例U32，指纖芯使用率超過75%的光纜里程數(shù)與總光纜里程數(shù)的比值；③端口利用率U33，端口利用率分為2M端口利用率和155M端口利用率，端口使用過于頻繁會影響新業(yè)務(wù)的接入；④帶寬預(yù)留U34，指預(yù)留的帶寬大小，預(yù)留帶寬越多表示可發(fā)展能力越強；⑤網(wǎng)絡(luò)設(shè)備先進性U35，指使用的新設(shè)備與總設(shè)備的比值。

2　電力通信光傳輸網(wǎng)模糊綜合評價

2.1模糊綜合評價算法

在建立電力通信光傳輸網(wǎng)綜合評估模型的基礎(chǔ)上，本文采用模糊綜合評價算法對電力光傳輸網(wǎng)進行綜合評估，具體評價步驟如下[6]：

①根據(jù)結(jié)構(gòu)模型，建立評估模型的指標(biāo)體系，本文的綜合評估模型指標(biāo)體系的建立如表1所示。其中“+”表示正指標(biāo)，指標(biāo)變化方向和綜合評價結(jié)果的方向一致；“-”表示負指標(biāo)，指標(biāo)變化方向和綜合評價結(jié)果的方向相反[7]。

②選擇適當(dāng)?shù)脑u價向量作為評語等級。本文選擇了6個等級，評語等級V=(1,0.9,0.85,0.8,0.7,0.6)。

③建立模糊關(guān)系矩陣R：

R體現(xiàn)了指標(biāo)體系U與評語等級V之間的關(guān)系。指標(biāo)體系中第i個指標(biāo)的評價是由m個rij(i=1，2，……，n；j=1，2，……，m)實現(xiàn)的。rij的值可以通過比較法確定。

④確定評價指標(biāo)的權(quán)向量W=（w1，w2，……，wn）。確定指標(biāo)權(quán)重的方法有很多，本文采用客觀賦權(quán)法的變異系數(shù)法。

圖1　指標(biāo)遞階層次結(jié)構(gòu)模型

表1　電力通信光傳輸網(wǎng)綜合評估指標(biāo)

⑤得到模糊綜合評價模型：

2.2基于變異系數(shù)法的指標(biāo)權(quán)重確定方法

變異系數(shù)法的原理是根據(jù)所有被評價依據(jù)的變異程度大小來確定對象的權(quán)重[3]。該方法具有客觀性，具體的確定步驟如下。

①本文選用極值處理法[8]對指標(biāo)進行無量綱處理,消除各種差異對評價結(jié)果的影響。

則每個指標(biāo)的權(quán)重向量W=(w1，w2，……，wn)。

3　綜合評價方法實例應(yīng)用

為了說明綜合評價方法的具體操作方法和流程，我們以某市電力光傳輸網(wǎng)為例，進行電力光傳輸網(wǎng)的綜合評估，并對評估結(jié)果進行分析，得出算法的可行性，具體評估步驟如下：

①根據(jù)式（4）和式（5）確定指標(biāo)的權(quán)重向量W,W= (0.166,0.124,0.168,0.084,0.098,0.042,0.056,0.068,0.036, 0.052,0.062,0.044)。

②計算模糊關(guān)系矩陣。根據(jù)10位專家給出的評價數(shù)據(jù)，按照模糊評價矩陣的建立原則，我們得出2010～2012年的網(wǎng)絡(luò)模糊關(guān)系矩陣R1、R2和R3。

③通過模糊矩陣合成算子計算結(jié)果。按照準則層將電力通信光傳輸網(wǎng)綜合評估結(jié)果分為3類，從而確定基本的突出影響因子λ(k)。對任意類別設(shè)其突出影響程度λi=λ(k)·wi，則k=1,2,3。按照λ(k)對電力通信光傳輸網(wǎng)的突出影響程度我們?nèi)ˇ?1)=6，λ(2)=4，λ(3)=2，其中λ= 1.008，計算Δ=(λ1，λ2，……，λn)。

Δ=(0.996,0.744,1.008,0.504,0.392,0.168,0.224,0.136,0.072,0.104,0.124,0.088)

B1=(4.0516,3.8426,3.6038,2.5345,2.1309,0)

B2=(4.2180,3.7871,3.3171,1.6330,1.1452,0)

B3=(4.3470,3.5399,2.3330,0.9975,0.6537,0)

對B進行歸一化處理分別得到B1′，B2′，B3′。

④根據(jù)以上步驟得到2010～2012年的綜合評價結(jié)果：H1=B1′×VT=0.8719；H2=B2′×VT=0.8903；H3=B3′× VT=0.9075。這表明該市電力通信網(wǎng)的綜合評價結(jié)果指數(shù)逐年增加，2012年的綜合評價結(jié)果超過0.9，評語等級達到優(yōu)秀。綜合以上結(jié)果可以看出，本文提出的評價方法可以對電力通信光傳輸網(wǎng)進行綜合評估。

4　結(jié)束語

本文給出了一種電力通信光傳輸網(wǎng)的綜合評估方法，本方法結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)可靠性、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)支撐能力和網(wǎng)絡(luò)可發(fā)展性3方面指標(biāo)對電力通信光傳輸網(wǎng)進行全面評估，采用變異系數(shù)法計算各個指標(biāo)間的權(quán)重，通過模糊數(shù)學(xué)中的模糊評價算法進行指標(biāo)的綜合。由于變異系數(shù)法是一種客觀賦權(quán)法，模糊評價算法是一種主觀的評價算法，整個評估過程主客觀相互結(jié)合，避免了評價結(jié)果過于主觀或過于客觀。實例驗證表明本算法切實可行。本文的研究成果可以為電力通信光傳輸網(wǎng)的綜合評估提供借鑒。

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Research on the comprehensive assessment model of electric power communication optical transmission network

LIMing-yang1, ZHANGLi-jun2, XUYu-xiao1，XUZhi-qiang3，SHAOWei-ping3，CHIHao1
(1.College of Information & Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2.Economy Research Institute, State Grid Zhejiang Electric Power Company, Hangzhou 310008, China;
3.State Grid Zhejiang Electric Power Company, Hangzhou 310007, China)

Abstract:The paper proposes a comprehensive assessment model to evaluate electric power optical transmission network. It establishes the evaluation model of electric power optical transmission network, discusses the implementation process of fuzzy evaluation algorithm, and presents the evaluation algorithm with the help of the variation coefficient method based on objective weighting, it gives an example to illustrate the detailed operation process and verify the effectiveness of model.

Key words:electric power optical transmission networ, network reliability, network development ability, fuzzy evaluation, variation coefficient

中圖分類號：TN915.853

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1002-5561（2016）01-0005-03

DOI：10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2016.01.002

收稿日期：2015-10-19。

作者簡介：李明洋(1991-),男,碩士研究生,主要研究方向為光網(wǎng)絡(luò)與光通信。