探究分析电力调度数据网结构特性

探究分析电力调度数据网结构特性

摘要：在电力调度过程中，数据网的结构特性对电力调度有着重要的影响。认

真分析电力调度数据网的结构特性，对于提高电力调度效果和满足电力调度需要

具有重要作用。为此，我们应结合电力调度实际，对数据网的结构特性进行分析，从复杂网络理论、电力调度数据网的复杂性、电力调度数据网的结构脆弱性等方

面入手，保证电力调度数据网结构特性分析能够全面准确。

关键词：电力调度；数据网；结构特性

一、前言

从目前电力调度过程来看，电力调度数据网的结构特性对整个电力调度效果有着直接的

影响。基于对电力调度的了解，数据网结构特性决定了电力调度的实效性。为了保证电力调

度能够取得积极效果，我们应结合电力调度实际，对数据网的结构特性进行全面分析。具体

应涵盖复杂网络理论、电力调度数据网的复杂性、电力调度数据网的结构脆弱性等内容。通

过对这些内容的分析，把握电力调度数据网的结构特性，为电力调度提供有力的支持，保证

电力调度能够达到预期目标。

二、复杂网络理论

1、复杂网络的统计特征

根据基本单位之间是否存在相互作用，网络可抽象的表示为由点和边构成的图。采用邻

接矩阵的形式表示网络结构，对于具有N个节点和M条边的网络，可以对矩阵进行定义，

如果节点之间有线路相连，则矩阵节点数值为1，否则数值为0。为了研究不同类型的网络

在结构上的共同特征，可以采用特殊数据法分析复杂网络的统计特性，保证分析结果的准确性。从复杂网络的具体表现来看，复杂网络在分析过程中，应当对网络的连接形式、网络的

特征和网络的节点进行比较和分析，并把握正确的分析原则，为具体的网络特征分析奠定良

好的基础。同时，还应根据网络分析的实际需要，使用正确的统计分析方法，满足分析需要。

2、复杂网络的基本模型

复杂网络理论的研究可追溯到1960年的随机图模型，该模型也成为了之后40年间网络

研究的基础。近年来，学者们提出了小世界网络和无标度网络模型。在对各个学科真实网络

的结构参数进行统计后发现，这两种模型能更好的描述网络的动力学行为。

（1）小世界网络

小世界网络是介于随机网络和规则网络之间的网络，判断网络是否属于小世界网络，主

要依据节点公式。小世界网络的重要特点是具有较短的特征路径长度和较高的聚类系数，这

些性质对连锁故障有推波助澜的作用。

（2）无标度网络

无标度网络的特点在于它存在着极少数具有大量连接的节点。这类节点对网络功能有重

要影响，使网络同时具有对随机故障的鲁棒性和对选择性攻击的脆弱性。

三、电力调度数据网的复杂性

1、电力调度数据网的典型结构

IP网络分层设计，可分为核心层、骨干层和接入层。双星型结构调度数据网的核心层为

省调节点，采用双重化配置，省调和备调直接相连；骨干层为下属地调共13个节点，核心

层和骨干层之间采用双星型结构，各地调双归到省调的双节点，接入层为76个变电站和26

个发电厂，变电站单归到所属地调节点，发电厂双归到所属地调节点和省调节点。这种特征

决定了电力调度数据网的结构具有一定的典型性，在具体的网络分层和功能配置过程中，能

够起到较好的作用。能够确保电力调度数据网的功能达到预期目标，同时也能够满足电力调

度数据网的基本需要，使电力调度数据网的典型结构能够发挥更大作用。

2、统计特征参数对比

按照统计特征参数的规定，对双星型和网状这两种典型结构的调度参数数据网进行分析，分别计算网络的特征路径长度L和聚类系数C等参数，结果如下表：

从上表可以看出，双星型和网状数据网在具体参数上的差异还是十分明显的。双星型数

据网在N、C和L数值上比网状数据网的相应指数要高。网状数据网在M、T、L数值上比双

星型数据网高，差异更明显。综合上述数据我们可以发现，双星型数据网和网状数据网在具

体的表现形式上是不同的，在具体的参数上也存在明显的差异。我们可以将二者的差异作为

理解双星型和网状数据网特征的重要着力点，保证双星型和网状数据网在使用过程中能够发

挥各自的作用，在具体的数据网选择过程中能够有所侧重。

3、度数累积分布对比

双星型和网状调度数据网的节点度数的累积分布函数可以用图形表示出来。在双对数坐

标下，双星型结构的节点度数累积分布近似呈一条直线。可以采用最小二乘得到其拟合曲线。双星型调度数据网是一个无标度网络。从分析调度数据网特点的角度可以验证这一结论。在

双星型网中，核心层与骨干层仅包含少数节点，但这小部分节点连接多，度数很高，当网络

规模增长时，这些节点的度数将随新节点的接入进一步增加，促使网络的节点度数分布极其

不均匀。这正是无标度网络的重要特征。

在半对数坐标下，网状调度数据网的节点度数累积分布近似为一条直线，可以用指数分布曲

线进行拟合。

4、介数累积分布对比

节点介数定义为网络中经过该节点的最短路径的数据，间接反映了经过该节点的数据量

大小，具有很强的现实意义。在双对数坐标下，双星型调度数据网的介数累积分布近似一条

直线。双星型调度数据网的介数累积分布是幂律分布，分布很不均匀。这是因为在双星型网

络中，省调和地调节点起着汇聚和交换数据的作用，是数据传输的中枢节点，具有较高的介数，而网络其余节点则数据传输量小，介数不高。

在半对数坐标下，网状调度数据网的介数累积分布近似为一条直线，其拟合曲线可以得

到公式表达。网状调度数据网的介数累积分布是指数分布，相比双星型网的介数分布要均匀

的多。

四、电力调度数据网的结构脆弱性

1、静态脆弱性分析

双星型结构的调度数据网是无标度网络，而网状结构的调度数据网是小世界网络。基于

这个重要结论，进一步探讨数据网的结构脆弱性是十分必要的。根据是否考虑故障后网络中

负荷的动态分配，可将网络的结构脆弱性分为静态脆弱性和动态脆弱性。

一般而言，静态脆弱性是指去除网络中的一部分节点后给网络带来的攻击效果。通常攻

击网络节点的方式主要为：（1）随机共计网络中的节点；（2）依次攻击网络中度数大的节点；（3）依次攻击网络中介数大的节点。网络中数据的传输取决于节点到节点间的最短路

径的畅通。因此，可以通过网络的连通性衡量网络性能。

2、动态脆弱性分析

实际网络中的某一个节点或链路发生拥塞或故障时，很有可能因负荷的重新分配引发新

一轮的拥塞或者故障产生连锁故障。动态脆弱性便是讨论发生这类连锁故障时的情况。目前

比较流行的概念是连锁故障模型分析电力调度数据网的动态脆弱性。随着广域保护与控制的

进一步研究，通过电力调度数据网传输远程数据将会成为趋势。因此，讨论数据在电力调度

数据网的全部对象之间沿着最短路径传输将成为必然的研究内容。目前连锁故障过程可以描

述为，任意选择初始故障节点后，删除相应的节点及其相连的边，网络中的最短路径分布将

会更加合理。

五、结论

通过本文的分析可知，基于对电力调度的了解，数据网结构特性决定了电力调度的实效性。为了保证电力调度能够取得积极效果，我们应结合电力调度实际，对数据网的结构特性

进行全面分析。具体应涵盖复杂网络理论、电力调度数据网的复杂性、电力调度数据网的结

构脆弱性等内容。通过对这些内容的分析，把握电力调度数据网的结构特性，为电力调度提

供有力的支持。