信息化技術(shù)在電力通信業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

［關(guān)鍵詞］電力通信業(yè)務(wù)；信息化技術(shù)；路由優(yōu)化；故障診斷

電力通信傳輸網(wǎng)是提供電力通信業(yè)務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。近些年，電網(wǎng)的信息化、智能化特征越發(fā)明顯，電力通信傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)量日趨增多，電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，電力通信傳輸網(wǎng)面臨的壓力越來越大，迫切需要采用新一代技術(shù)來提升電力通信網(wǎng)的可靠性和安全性。信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展為電力通信業(yè)務(wù)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。信息化技術(shù)（如云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等）正在深刻地改變著電力通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)維及管理模式。為此，文章重點(diǎn)探討了大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等新一代信息技術(shù)在電力通信業(yè)務(wù)中的具體應(yīng)用，以期為電力通信行業(yè)的發(fā)展提供有益的參考。

1 電力通信業(yè)務(wù)概述

電力通信網(wǎng)是電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)的物理承載網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、經(jīng)營及管理中所涉及的數(shù)據(jù)信息都需要依靠電力通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸網(wǎng)進(jìn)行傳輸。電力通信傳輸網(wǎng)主要以 SDH/MSTP、OTN、DWDM 等為組網(wǎng)模式，為電網(wǎng)各類業(yè)務(wù)的傳輸提供傳輸通道。

近些年，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電力通信業(yè)務(wù)更加多元化，鏈路也更加復(fù)雜，電力通信網(wǎng)的傳輸技術(shù)、拓?fù)湟?guī)劃、運(yùn)維管理都應(yīng)不斷優(yōu)化與完善。不同的電力通信業(yè)務(wù)的承載方式有所差別，按照安全防護(hù)管理體系可將其分為4 類。

（1）安全Ⅰ區(qū)業(yè)務(wù)（實(shí)時(shí)控制區(qū)）。主要包括繼電保護(hù)業(yè)務(wù)、安穩(wěn)控制業(yè)務(wù)、調(diào)度電話業(yè)務(wù)、調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)主要由調(diào)度員和運(yùn)維管理人員進(jìn)行管理，大都采用專用通道進(jìn)行數(shù)據(jù)通信傳輸，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。該業(yè)務(wù)類型具有流量大、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性、實(shí)時(shí)性要求較高。

繼電保護(hù)業(yè)務(wù)由電力通信傳輸網(wǎng)承載，通信時(shí)延應(yīng)當(dāng)把控在12 ms 以內(nèi)。安穩(wěn)控制業(yè)務(wù)指若干廠站的安穩(wěn)控制裝置通過通信設(shè)備互聯(lián)構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷過重時(shí)，通過執(zhí)行自動(dòng)切記、切負(fù)荷等控制措施，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)度電話業(yè)務(wù)電網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行通信交流，一般采用調(diào)度交換網(wǎng)、VoIP 或 PCM小號(hào)延伸等，對(duì)可靠性要求較高。調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通常在專線通道上，在通信延時(shí)方面不大于100 ms，在實(shí)際工作中需要嚴(yán)格控制跳數(shù)。

（2）安全Ⅱ區(qū)業(yè)務(wù)（非控制生產(chǎn)區(qū)）。主要包括電能計(jì)量遙測(cè)、故障信息管理、保護(hù)信息管理等業(yè)務(wù)。電能計(jì)量遙測(cè)業(yè)務(wù)的主要功能是對(duì)電網(wǎng)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理及發(fā)送。故障信息管理業(yè)務(wù)的主要功能是監(jiān)測(cè)并記錄相關(guān)裝置的運(yùn)行信息，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)提供故障分析。保護(hù)信息管理業(yè)務(wù)的主要功能是為故障定位提供依據(jù)。

（3）安全Ⅲ區(qū)業(yè)務(wù)（生產(chǎn)管理區(qū)）。主要包括變電站視頻監(jiān)控、雷電定位系統(tǒng)等業(yè)務(wù)。變電站視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)是對(duì)設(shè)備、環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。雷電定位系統(tǒng)業(yè)務(wù)是對(duì)雷電發(fā)生時(shí)間、強(qiáng)度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（4）安全區(qū)Ⅳ業(yè)務(wù)（管理信息區(qū)）。主要包括行政電話、會(huì)議電視系統(tǒng)等業(yè)務(wù)。行政電話業(yè)務(wù)主要提供語音通信。會(huì)議電視系統(tǒng)業(yè)務(wù)是將聲音圖像在通信設(shè)備上互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)互動(dòng)溝通。

隨著電力業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，企業(yè)管理通信類業(yè)務(wù)也逐漸向網(wǎng)級(jí)集中的業(yè)務(wù)處理、企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心支持決策輔助等趨勢(shì)發(fā)展。在“大智物移云”時(shí)代，電力通信網(wǎng)絡(luò)需要具備更加高效的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、分析能力，因此對(duì)電網(wǎng)的設(shè)備和業(yè)務(wù)的配置方式提出了更高的要求。鑒于此，電力企業(yè)迫切需要加強(qiáng)信息技術(shù)的運(yùn)用，提升電力通信網(wǎng)的安全性和可靠性，保障各項(xiàng)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 信息化技術(shù)在電力通信業(yè)務(wù)中的具體應(yīng)用

2.1 運(yùn)行維護(hù)及故障診斷

當(dāng)前，電力通信業(yè)務(wù)類型和用戶需求日益增加，運(yùn)維管理工作越發(fā)復(fù)雜，常規(guī)運(yùn)行維護(hù)和故障診斷技術(shù)管理效率低，難以滿足智能化電網(wǎng)對(duì)電力通信安全的要求。人工智能技術(shù)是新一代信息技術(shù)，具有高級(jí)模式辨識(shí)，對(duì)電力通信網(wǎng)的骨干路由器、交換機(jī)等設(shè)備的維護(hù)和故障診斷具有較強(qiáng)的適用性。例如，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建方法，用于路由器間連接故障的自診斷，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力通信中斷故障、通信數(shù)據(jù)異常引起的保護(hù)誤動(dòng)的定位，實(shí)現(xiàn)故障的快速診斷。

基于知識(shí)圖譜的電力通信設(shè)備故障智能診斷方法，利用 BERT-BiGRU-CRF 模型及人工規(guī)則提取故障信息實(shí)體與關(guān)系，再利用WBLA 模型判斷故障的嚴(yán)重程度。電力通信設(shè)備故障知識(shí)圖譜的構(gòu)建包括3方面工作。

（1）實(shí)體抽取。設(shè)計(jì)電力通信設(shè)備故障實(shí)體識(shí)別模型，獲 取 故 障 文 本 的關(guān)鍵實(shí)體信息。

（2）關(guān)系抽取。提出一種基于人工規(guī)則的電力通信設(shè)備故障關(guān)系抽取方法，完成對(duì)故障文本關(guān)系集的構(gòu)建工作。

（3）知識(shí)存儲(chǔ)。采用Neo4j 圖數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)圖譜進(jìn)行可視化展示，進(jìn)而完成對(duì)電力通信設(shè)備故障知識(shí)圖譜的構(gòu)建。

結(jié)合構(gòu)建的知識(shí)圖譜，設(shè)計(jì)通信設(shè)備故障智能診斷模型，主要包括兩方面工作。

（1）設(shè)計(jì)設(shè)備故障嚴(yán)重性等級(jí)識(shí)別模型。

（2）提出電力通信設(shè)備故障診斷方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的智能處置。

基于知識(shí)圖譜的電力通信設(shè)備故障智能診斷流程如圖1 所示。

2.2 路由優(yōu)化

隨著電力需求的日益提升，電力通信網(wǎng)對(duì)于各個(gè)站點(diǎn)之間的傳輸可靠性、傳輸時(shí)延和負(fù)載均衡等方面的要求也越來越高。為了確保電力通信網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行，需要采用信息技術(shù)來進(jìn)行路由優(yōu)化。根據(jù)電力通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)傳輸需求的特點(diǎn)，采用人工智能技術(shù)對(duì)邊的權(quán)重參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而獲取最優(yōu)路徑。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、傳輸需求及邊?quán)重，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼磮D信息，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征提取，根據(jù)最短路徑算法計(jì)算鏈路。在計(jì)算多個(gè)業(yè)務(wù)需求的路徑時(shí)，針對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)需求，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型均會(huì)產(chǎn)生該業(yè)務(wù)需求的邊權(quán)重矩陣。最終，按照需求權(quán)重大小的順序依次選取所有的路徑并計(jì)算整體的可靠度。

電力通信方式優(yōu)化仿真平臺(tái)系統(tǒng)主要包括5 個(gè)層次：資源管理層、接口適配層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、 應(yīng)用層及界面展示層。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

系統(tǒng)關(guān)鍵模塊如下。

（1）可視化模塊。采用Google Earth 作為可視化平臺(tái)，利用KML 技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理標(biāo)注信息的展示，能夠給用戶更加直觀、清晰的展示。數(shù)據(jù)處理部分包括3 方面內(nèi)容：①將鏈路地理位置信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)；②使用腳本信息進(jìn)行處理并生成拓?fù)湮募?；③將鏈路增加、刪除或修改的數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫和KML 中。

（2）路徑計(jì)算模塊。在進(jìn)行路由規(guī)劃之前，要保證網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)?、鏈路、?jié)點(diǎn)等信息已經(jīng)按照要求輸入系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)之上，即可調(diào)用路由規(guī)劃模塊對(duì)電力通信業(yè)務(wù)進(jìn)行路由規(guī)劃。在該模塊中，算法子模塊的主要工作是計(jì)算業(yè)務(wù)路徑，并將計(jì)算結(jié)果返回路由規(guī)劃模塊，最終將信息返回展示面。

（3）數(shù)據(jù)管理模塊。數(shù)據(jù)管理模塊主要對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除等操作，常用數(shù)據(jù)格式有Excel、KML 等，同時(shí)，還具有數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，主要以CSV、Excel 格式文件導(dǎo)出。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)資源智能分配

利用靈活、科學(xué)的資源分配方法能夠有效提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的承載能力。以往網(wǎng)絡(luò)資源分配方案主要采用先期計(jì)算– 策略下放– 穩(wěn)定運(yùn)行的模式，該方案屬于靜態(tài)資源分配方法。隨著電力業(yè)務(wù)的多元化發(fā)展，該方案難以滿足高動(dòng)態(tài)、信息交互需求。通過應(yīng)用人工智能技術(shù)（如深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法），可根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整帶寬資源分配，實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)絡(luò)資源的智能分配。

2.4 通信網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行管理帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，需對(duì)全網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，并及時(shí)上傳準(zhǔn)確的布式源– 荷量測(cè)信息，以滿足精準(zhǔn)控制要求。這就要求在電力通信原有骨干網(wǎng)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步與延伸至設(shè)備側(cè)末端的傳感網(wǎng)混合形成“全時(shí)全域”電力通信耦合網(wǎng)絡(luò)，貫穿整個(gè)發(fā)電、輸電、用電等環(huán)節(jié)，這就使得通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模設(shè)計(jì)愈發(fā)復(fù)雜。通過應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源使用狀況、業(yè)務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，測(cè)算和調(diào)整電力通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃方案。例如，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法可對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行智能化分析，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、端口空余度、空口資源占用等多個(gè)要素的綜合測(cè)評(píng)，大幅減少了人工規(guī)劃的風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知分析

大數(shù)據(jù)技術(shù)是信息技術(shù)的典型代表，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠理解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，揭示隱藏在海量數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)性和趨勢(shì)?；诖髷?shù)據(jù)的電力通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知的主要目的是獲取多元信息之間的聯(lián)系，利用這種關(guān)系對(duì)電力通信業(yè)務(wù)進(jìn)行預(yù)測(cè)（圖3）。

基于大數(shù)據(jù)的電力通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知主要包括3方面內(nèi)容。

（1）通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋺B(tài)勢(shì)感知。對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)將孤立、離散的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，形成動(dòng)態(tài)、關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的提前預(yù)測(cè)。

（2）通信網(wǎng)絡(luò)演化趨勢(shì)態(tài)勢(shì)感知。電力系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)涵蓋多個(gè)層面，一旦網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)故障，可以利用態(tài)勢(shì)感知技術(shù)預(yù)測(cè)通信網(wǎng)絡(luò)的未來演化趨勢(shì)。。

（3）通信網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知。提供實(shí)時(shí)的保護(hù)功能，預(yù)測(cè)潛在的威脅，更好地應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全問題。

3 結(jié)束語

通過信息化技術(shù)的應(yīng)用，電力通信業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了更高效、更精準(zhǔn)的監(jiān)控和管理，提高了通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。通過數(shù)字化、智能化的手段，電力通信系統(tǒng)能夠更加高效地監(jiān)測(cè)、控制及管理電力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，有效提高了供電可靠性和安全性。此外，信息化技術(shù)為電力通信業(yè)務(wù)注入了新的活力，推動(dòng)了業(yè)務(wù)的創(chuàng)新和發(fā)展，促進(jìn)了行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。未來，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，電力通信業(yè)務(wù)將實(shí)現(xiàn)更多的創(chuàng)新，迎來更廣闊的發(fā)展空間，為電力行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)和智能化發(fā)展提供更強(qiáng)有力的支持。