网络连通性范文

网络连通性范文（精选8篇）

网络连通性 第1篇

故障分析排除:

计算机的本地连接显示红叉, 说明网卡驱动安装正常, 系统已识别网卡, 但网卡至交换机端口链路中断。

检查计算机网卡指示灯和交换机对应端口A的指示灯是否点亮或闪烁, 若点亮或闪烁说明链路连接正常;若检查发现两端指示灯都处于熄灭状态, 则表明链路中断。

1. 交换机端口失效

挑选一个指示灯指示正常的交换机端口B, 对调网线插入两端口, 端口A的指示灯仍未点亮而端口B指示正常, 判断网线正常而交换机端口A失效, 将网线调整到其他正常端口, 调整完毕后, 网络恢复正常。

2. 网线故障或插接不当

接上述, 对跳网线后, 发现端口A指示灯正常而端口B指示灯熄灭, 判断交换机两端口均正常而是网线出现故障;若发现端口A、B指示灯均熄灭, 则可判断端口A失效且网线出现故障;若发现端口A、B指示灯均点亮, 网络恢复正常, 则可判断为网线接触不良或插接不到位。用网线测线仪检测故障网线, 显示第3线不通, 重新制作网线RJ45接头后故障依旧, 沿布线路径检查网线, 发现一处因装修施工导致的网线破损, 重新布线排除故障。

3.网线RJ45头老化

网线故障中, 还有可能是网线RJ45头老化或破损导致的。若人员操作使用不规范, 强插硬拔, 塑料件RJ45头很可能变形, 甚至磨损或破裂。此类故障均应该重新制作RJ45头, 确保网络链路良好。

故障现象之二:本地连接显示“已连接”, 但Ping测试失败, 或Ping测试通过但网速过慢不堪用。

故障分析排除:

计算机本地连接显示“已连接”, 说明网卡至交换机的链路连通性正常。出现Ping测试失败或Ping测试通过但网速过慢不堪用的故障, 在排除是软故障的情况下, 一般应怀疑网络链路信道性能指标不合格。通常可以通过以下三个步骤来分析和排除:

1.检查网线长度和排除电磁串扰

目前, 网线通常采用五类或超五类线, 按照相关标准, 网线长度应控制在100米以内。估算网卡至交换机网线的长度, 如果接近甚至超过100米, 可考虑利用交换机或集线器进行中继解决网络故障;若未超过100米, 则可能链路路由上可能存在串扰导致链路信道传输性能指标下降, 从而导致网络故障, 应尽量排除网线链路路由上的电磁串扰。

2. 更改网卡的速度和双工设置

交换机通常为10/100M链路自适应, 还可以采取强制降低网卡速度和设置半双工的方法来快速恢复网络畅通。五类或超五类线如果作为10M链路介质的话, 按标准可以传输160米甚至更远。这种方法简单实用, 但是以牺牲网络性能为代价的, 可做权宜之计。若要较稳妥的解决此类故障, 可采取重新规划布线缩短网线长度、交换机中继、采用屏蔽网线或6类线等方法。

3. 检查网线线序和RJ45头制作达标

RJ45头未按标准制作甚至网线线序随意配对, 也可能导致此类故障。常见的非标制作网线现象有:线序未按T568A/B标准排序, 网线松开扭绞长度超过14毫米, RJ45头质量不达标导致接触不良等。最常见的是, 基层部队很多未经培训制作网线人员, 认为只需要网线两端线序排列相同, 网络就能连通, 通常他们采取的排列是四色对依次排列。笔者发现的此类故障多数是由于此类网线造成的, 网络维护员应尤其关注线序标准。

几点建议:

认识IP的连通性 第2篇

《计算机网络原理与实践》实验报告

专业 卫生信息班级10卫生信息学号 100105116 第6组

姓名 王智忠同组人员：曹颖超史若梅黄洁琼王彩娥孙程实验名称：关于“认识IP的连通性”实验

实验日期： 2011年 11 月 2 日

实验目的： 掌握交换机命令行各种操作模式的区别，能够使用各种

帮助的信息，以及命令进行基本的配置，以及认识IP的连通性实验设备： 三层交换机一台计算机一台 PC4台 网卡3块拓扑结构：

实验参数：192.168.100.65192.168.100.75192.168.100.70192.168.100.80掩码:255.255.255.240

实验观察与记录:

1.config/all 来观察本地网络设置是否正确2.ping 192.168.100.100 为了检查本地的TCP/IP协议是否设置好； 3.ping本机IP地址来检查的IP地址是否有误4.ping本地网关，本地IP地址，检查硬件设备是否有问题，也可以检查本机与本机网络连接是否正常，试验中出现的语句释义Switch>en 14使用命令从用户模式进入特权模式Switch#configure termind使用该命令从特权模式进入全局配置

模式。Switch（config）#interface fastIneternet0/1;使用

interface命令进入接口配置模式Switch(config-if)#switch(config-if)#exit使用exit命令

退回上一级操作模式：switch(config-if)#end 使用end命令退回特

权模式 试验中先进行ping操作在进行telnet操作最后进入特权模

式查看互相连接的几台计算机IP地址，观察其是否连通

Switch>en;switch>enable 注意使用tab键补齐命令Request.timed out;网络上根本没有地址或错误设置了IP地址

Destination host vnveable:网线除了故障实验小结：

通过本次实验首先加强了自己动手解决问题的能力，而且让我对所学的计算机网络只是有了连贯的复习和总结，对一些问题有了更深入的了解和见解，更为以后的生活中和工作中能熟练的掌握这些技术做好

网络连通性 第3篇

10 kV配电网络存在着线路规模庞大,设备众多等特点,GIS(地理信息系统)作为一种信息技术手段可为配电网络资源信息的高效管理提供支持。单纯建设配电网地理信息系统,而不考虑配电网络的拓扑问题,则配电网GIS在电力企业中只能承担电子地图或MIS(管理信息系统)的角色,不能充分发挥GIS的分析优势。随着经济发展对供电可靠性要求的提高,在配电网络中双电源供电、环网供电和网格供电的模式越来越普遍,这对配电网络的运行管理提出了更高的要求。在GIS图形化展示的基础上,对配电网拓扑结构进行辨识,以及对开关分合动作下配电网电气连通性及停电范围进行分析,可有效地对配电网的运行管理提供辅助决策支持。

由于配电网的复杂性,使其空间拓扑关系很难反映配电网的电气元件连接关系[1],这就要求在配电网GIS中除了空间数据、设备属性数据之外,还要有描述配电网拓扑结构的拓扑数据,通常以关联表的形式存储于数据库中[2,3]。描述配电网拓扑结构的数据库模型要有较高的性能,且要利于配电网拓扑结构的修改。由于网格供电等供电模式的存在,基于树形结构的搜索法很难用于网络的连通性分析[4,5,6],而基于图论的邻接矩阵法及其衍生方法可用于复杂配电网络的连通性分析[7,8,9,10,11]。本文主要探讨如何描述复杂配电网络的拓扑结构,以及将配电网络拓扑结构动态转换为节点邻接矩阵并进行连通性分析的方法。

1 配电网络拓扑模型

10 k V配电网主要由接引自变电站内母线的馈线组成,线路上包括开关、配电变压器等各种设备。线路通过导线架设于杆塔上,或通过电缆敷设于地下、穿行于管网。变电站内的主接线具有点线特性,可用邻接矩阵法分析其电气连通性[8],为简化分析,本文不考虑变电站内的电气连通性。

在变电站的各馈出口处虚设一电源点,各馈线接引相应的电源点,电源点是否带电受控于变电站内部主接线的电气连通性。此时,线路的电气连通性取决于电源点的带电状态,以及线路上各开关的开合状态。环网或双电源供电的线路被简化成了线路两端连接两个电源点的线路。线路上的开闭站箱、变压器箱、电缆井(桩)等改变线路走向的设备点均被简化为杆塔设备。图1所示为简化的省略了部分配电变压器的配电网络。

对简化的10 k V配电网做电气连通性分析,需要记录电源点、线路及线上设备之间的电气连接关系,即配电网的拓扑结构数据,以备根据拓扑数据生成邻接矩阵。在设计配电网GIS空间数据库结构时,为每种元件的数据表增加编码字段,并限制编码字段的唯一性。其次,如果元件之间为多对多的关系(如线路与线路之间的接引,同杆架设时的线路与杆塔之间的关系),则相应增加维护其连接关系的以元件编码为关联字段的拓扑表。具体数据模型如下:

线路Line(线路编码id,线路名称name);

电源点PS(电源点编码id,电源点名称name,电源点状态state,所属变电站eps,出线编码lid,接线路首端begin);

杆塔Pole(杆塔编码id,杆号pn);

开关Switch(开关编码id,开关名称name,开关状态state,所控线路编码lid,所在杆塔编码pid);

配电变压器DT(变压器编码id,变压器名称name,授电线路编码lid,所在杆塔编码pid);

线路架设LP(线路编码lid,杆塔编码pid,杆塔在线路上的顺序号pno);

线路连接LL(主线路编码tid,支线路编码bid,分歧杆塔编码pid,接支线首端begin)。

在网格供电等复杂供电模式下,线路的首末端均有可能接电源点或是其它线路的分歧,因此在电源点和线路连接表中增加表示是否接线路首端的字段,以表示接线位置。在GIS系统中,可用该拓扑模型建立关联数据库表存储配电网的拓扑结构。

2 邻接矩阵生成

2.1 网络节点与支路的确定

由配电网生成节点邻接矩阵,可以将分支点和配电变压器接入点看作节点,但由于配电网分支点和配电变压器数量众多,将会使矩阵规模庞大,占用存储空间和处理工作量也非常大,在不影响分析结果的基础上,有必要对配电网进行变形简化。

在选定的配电网范围内,任选其中一条线路,将该线路上的开关看作连接电气节点的支路,由开关分割的连通段及其上的配电变压器看作线路节点,则开关的开合状态决定了两相邻节点之间的支路是否存在,若线路上无开关,可将整条线路看作节点,处理方式如图2(a)所示。将所有电源点均看作节点,称为电源节点,将电源节点与相应出线的相邻连通段(线路节点)的连接看成支路,即二者始终有支路相连。线路(分支线)的首端和/或末端如是另一线路(主线)的分歧(T接),则将分支线的首/末连通段与主线连通段的T接点看成支路,同样二者始终有支路相连。采用此种简化方法可将图1所示的配电网转化成图2(b)所示的网络模型,进而可生成节点邻接矩阵。

2.2 邻接矩阵提取

由于配电网结构变化较为频繁,描述配电网连通关系的节点邻接矩阵经常需要变更。如配电网GIS系统的数据库能够与网架结构同步维护,则可根据数据库中的拓扑数据实时生成电气连通图和邻接矩阵。分析可知,图2(b)所示的节点与支路信息隐藏在电源点、开关、线路连接等表中,需要进行提取。

第一步,将电源点转换为网络节点。

(1)建立空内存表PN,用以存储电源节点,结构为PN(电源点编码,节点序号,出线编码,接线路首端,电源点状态);将电源点表中的对应列复制到PN中;设N=1。

(2)PN(N)(2)=N;N=N+1;其中PN(N)(2)表示PN表中的第N行第2列。

(3)如果NPN的行数,返回到(2)。

第二步,提取线路节点和连接线路节点的支路

(1)建立空内存表LN存储线路节点,结构为LN(线路编码,节点序号,起始杆顺序号,终止杆顺序号);建立空内存表LE存储连接线路节点的支路,即由线路开关转化而来的支路,结构为LE(开关编码,开关状态,节点1序号,节点2序号);设N的初始值为第一步中N的结束值。

(2)在选定的配电网范围内,选择一条尚未处理的线路,设该线路编码为lc。

(3)查询线路架设LP表中线路编码为lc的线路的首末杆塔的顺序号,并顺序存储在表A中,用查询语句描述:Select top 1 pno from LP where lid=lc order by pno asc union select top 1 pno from LP where lid=lc order by pno desc。

(4)查询Switch表中所控线路编码为lc的全部开关,并检索出开关所在杆塔在线路上的顺序号,结果存储在表B中:Select id,state,pno from switch join LP on switch.lid=LP.lid and switch.pid=LP.pid where switch.lid=lc;若B为空说明线路上无控制开关,将整条线路转化为一个线路节点,执行(5),否则将线路分割成多个线路节点和连接支路,执行(6)。

(5)向LN中添加一条线路节点记录(lc,N,A(1)(1),A(2)(1));从(9)开始执行。

(6)设ps=A(1)(1),I=1。

(7)向LN中添加一条线路节点记录(lc,N,ps,B(I)(3));向LE中添加一条支路记录(B(I)(1),B(I)(2),N,N+1);ps=B(I)(3);I=I+1;N=N+1。

(8)若IB的行数,回到(7),否则向LN中添加一条节点记录(lc,N,ps,A(2)(1)),即当前线路的最后一个节点。

(9)N=N+1;若还有未处理的线路,则回到(2)。

第三步,根据PN和LN提取电源节点和线路首/末节点的连接支路。

(1)建立空内存表PE存储电源节点和线路首/末节点的连接支路,结构为PE(节点1序号,节点2序号);设I=1。

(2)如果PN(I)(4)=线路首端,执行(3),否则直接执行(4)。

(3)在内存表LN中检索线路编码为PN(I)(3)的线路首节点的节点序号,并存储在表A中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=PN(I)(3)order By节点序号asc;向PE中添加记录电源节点和线路首节点的支路(PN(I)(2),A(1)(1));跳转到(5)。

(4)在内存表LN中检索线路编码为PN(I)(3)的线路末节点的节点序号,并存储在表B中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=PN(I)(3)order by节点序号desc;向PE中添加记录电源节点和线路末节点的支路(PN(I)(2),B(1)(1))。

(5)I=I+1;如果IPN的行数,回到(2)执行。

第四步,根据线路接线关系LL、线路架设LP和内存中线路节点表LN将T接转换成支路。

(1)建立空内存表TE存储T接转换成的连接支路,结构为TE(节点1序号,节点2序号);设I=1。

(2)线路连接表LL中的一条记录代表一个T接点,可转变成一条连接两个线路节点的支路。在LP中查询分歧杆在上级线路上的顺序号,并存储在变量tno中:select pno from LP where lid=LL(I)(1)and pid=LL(I)(3)。

(3)在LN表中查询支线路接入到上级线路的哪个节点上,并将节点序号存储在表A中:Select节点序号from LN where线路编码=LL(I)(1)and起始杆顺序号=tno。

(4)若LL(I)(4)=线路首端,执行(5),否则直接执行(6)。

(5)查询支线路的首节点的节点序号,并存入到表B中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=LL(I)(2)order by节点序号asc;向TE中添加T接点转化的支路(A(1)(1),B(1)(1));跳转到(7)。

(6)查询支线路的末节点的节点序号,并存入到表C中:Select top 1节点序号from LN where线路编码=LL(I)(2)order by节点序号desc;向TE中添加T接点转化的支路(A(1)(1),C(1)(1))。

(7)I=I+1;如果ILL的行数,回到(2)执行。

第五步,根据PN和LN确定节点,根据PE、LE和TE确定连接支路,建立节点邻接矩阵。

(1)设n=PN的行数+LN的行数,则n为网络节点数;建立nn的矩阵M,并将M中所有元素设置为0。

(2)PE中记录了电源节点和相连的线路节点的序号,设置M(PE(I)(1))(PE(I)(2))=M(PE(I)(2))(PE(I)(1))=1,I的取值范围从1到PE的行数。

(3)LE中记录了任一条线路上相邻节点的序号及开关的开合状态,即开关支路是否存在,设置M(LE(I)(3))(LE(I)(4))=M(LE(I)(4))(LE(I)(3))=x,如LE(I)(2)=开关合闸,则x=1,否则x=0,I的取值范围从1到PE的行数。

(4)TE中记录了T接的线路节点序号,设置M(TE(I)(1))(TE(I)(2))=M(TE(I)(2))(TE(I)(1))=1,I的取值范围从1到PE的行数。

按照以上各步运算,可将图1所示状态的配电网转换成节点邻接矩阵M。

3 连通性分析与停电范围分析

3.1 连通性分析

停电范围分析是指在改变配电线路上某些开关的开合状态下对配电网络的连通性进行分析。改变开关的开合状态,相应的内存表LE中的开关状态发生改变,进而决定由开关确定的连接支路是否存在,即相应的修改节点邻接矩阵M。

对于矩阵M=[mij],如mij=1,表示节点i与节点j在电气上直接相连;mij=0,表示节点i与节点j在电气上不直接相连。若从节点i途经k条支路可以到达节点j,则称从节点i到节点j有长度为k的通路存在。显然,M矩阵表示了节点之间通过一条支路直接连通的情况,称为1级节点连通矩阵,记为M(1)。

根据连通关系的传递性,如果节点i与节点k相连,而节点k又与节点j相连,则节点i与节点j也是相连的。连通关系的传递性质可以表示如下:

若mik=1,mkj=1,则mij=mik∩mkj=1,∩表示“与”运算。

对于n个节点的1级节点连通矩阵M(1),定义以下的矩阵乘法运算:

对于式子,表示节点i是否可途经2条支路到达节点j;xij表示节点i、j经2条以内(含2条)支路连通的情况;X表示2步以内节点的相互连通情况,称为2级节点连通矩阵,记为M(2)。

因M(1)是对称矩阵,mkj(1)mjk(1),对式子的运算可以看作是对M(1)的第i行和第j行作“与”运算,“与”运算的结果如不全为0,或m(1)ij≠0,则xij=1。在计算xij时,为加快速度,若m(1)ij≠0,则可省略“与”运算。

由于连通性的传递性质,可以用2级节点连通矩阵通过上面定义的矩阵乘法运算,得到3级节点连通矩阵M(3)=M(2)M(2),M(3)表示4步之内节点的连通情况。如果节点i和节点j是电气连通的,节点i总能通过有限的支路到达节点j,即矩阵通过有限次的乘法运算后,可求解出全部节点间的连通关系,即M(k)不再改变,此次计算到M(4)时不再发生改变。

3.2 停电范围分析

由节点邻接矩阵生成过程可知,电源节点的节点编号在前,数量为内存表PN的行数,设为r。分析可知,k级节点连通矩阵M(k)的前r行反映了电源节点与线路节点的连通关系,M(k)阵的前r行构成新矩阵Srn,则S阵的前r列揭示了电源节点之间的连通关系,后n-r列表示了电源节点与线路节点之间的连通关系。

如果电源节点i处于不带电状态,说明该节点不能为线路节点供电,则将S阵的第i行全部设置为0。此时,S阵的第j列(j>r)如不全为0,则序号为j的线路节点带电,否则该线路节点不带电。可对S阵的列元素进行累加,形成向量Rn。

此时若rj>0,j>r,说明线路节点j带电,否则节点j不带电。若j不带电,在内存表LE中查询节点序号为j的记录,可确定停电的线路段,根据配电变压器与线路以及杆塔的关系,可确定停电的配电变压器,进而在配电网GIS系统中对停电的线路段以及配电变压器进行特殊着色,可直观地显示出开关的开闭操作对配电网络的影响。对M(4)进行上面的运算得R24=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 10 1 1 1 1 1],可知节点16和节点19处于停电状态。

4 结论

本文提出在变电站的馈出口处虚设电源点,可将对变电站内母线连通性分析与线路连通分析分开进行,同时简化了复杂配电网络的分析与描述。基于唯一编码的配电网拓扑模型可以描述简化的复杂配电网络电气设备连接关系,并且容易通过数据库关联表的形式实现,即可以集成到配电网GIS系统中,利用GIS系统直观的图形化显示与及时准确的数据维护辅助配电网分析。采用邻接矩阵法对网络连通性进行分析,需要将配电网转化为节点通过之路连接的图,将开关、线路分歧连接处、电源点-线路连接处转换为支路,电源点和由开关分割的线路连通段转换为节点的网络节点划分方法可降低网络节点数量。在配电网GIS系统数据库中存储的拓扑数据经本研究给出的提取算法运算可生成节点邻接矩阵。节点邻接矩阵通过有限步的乘法运算可生成固定的节点连通矩阵,通过连通矩阵可判定节点之间的连通性,对节点连通矩阵的列向量作进一步运算可分析出配电网在开关开合动作下的停电范围。

参考文献

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网络连通性 第4篇

一条传输隧道可以承载多条PW,利用已有的检测工具(如MPLS LSP Ping和ICMP Ping),可以检测PW两端PE-PE间PSN隧道的连通性,但是不能检测PSN隧道中单条PW的端到端的连通性。对于一条PW来说,需要一种端到端的故障检测和诊断机制[1]。

基于控制平面的OAM机制在一定条件下可以检测和修复PW的故障,但是对于故障是由于软件或硬件错误而导致,或者PW是静态建立的情况,基于控制平面的OAM机制将会失效。因此,需要一种基于数据平面的OAM机制。

VCCV即是为了满足上述需求而定义的一种协议,VCCV提供了一种粒度更细的检测机制,并基于数据平面,可以提供单条PW转发路径的端到端的故障检测和诊断能力。VCCV正在由IETF PWE3工作小组进行标准化。

2. VCCV技术概览

VCCV的目标是对PW的转发路径实现端到端的连通性验证(Connectivity Verification,CV),用于连通性验证的报文称为CV报文,为实现此目标,需要解决两个问题:(1)使CV报文与用户报文具有完全或尽可能一致的传输路径;(2)对端PE需要拦截并处理CV报文,不能把CV报文当普通用户报文转发到CE。这里需要引入一种封装方式,即在PW上建立了一条传输CV报文的控制通道(Control Channel,CC)。图1描述了PW与VCCV的控制通道在架构上的关系[1]:

VCCV提供了一种带内控制通道,为了提高兼容性,VCCV还提供了次优的带外控制通道,针对不同的控制通道VCCV对应地定义了多种CC类型。VCCV没有定义专属的CV报文,而是充分利用了现有的多种检测协议,通过VCCV的控制通道可承载由CV类型所定义的多种检测协议报文。

PW的两端PE所支持的CC类型和CV类型很有可能是不同的,因此VCCV提供了一种“VCCV能力通告”机制,使得两端PE可以在建立动态PW时通过信令进行VCCV能力协商。这是通过扩展建立PW的信令协议LDP和L2TPv3来实现的。双方通过信令收到彼此的VCCV能力信息后,会根据一定的约束规则确定出唯一的CC类型来使用。PW建立成功后,用户数据经由PW在两端PE间传输,此时,两端的PE都可以根据选定的CC类型与CV类型组合发送VCCV消息。

综合如上的描述可知,VCCV技术利用了多种现有技术和协议扩展来支撑自身的功能实现,其主要由控制通道(CC)、连通性验证(CV)报文、VCCV能力通告和VCCV能力选择四个部分组成。

3. CC类型与CV类型

VCCV具有同时支持多种CV类型的能力,但是只支持在某一时刻使用一种CC类型。CC类型和CV类型分别被定义为一个8比特域,每一个比特对应一种CC类型或CV类型。目前VCCV支持MPLS PW和L2TPv3/IP PW,VCCV对于这两种PW的相关定义是相互独立的,分别如表1与表2所示[1,2]:

3.1 MPLS PW的CC类型

(1)CC类型1:PW-ACH

PW-ACH是RFC4385定义的两种PW头部之一,另一种是PW-MCW,即MPLS控制字。两种PW头部紧跟在MPLS标签栈最内层标签之后,用于区分IP报文和PW报文,其中PW-MCW(前4比特为0000b)用于PW用户报文的顺序检测、报文分片和重组等功能,而PW-ACH(前4比特为0001b)用于OAM功能。PW-MCW与PW-ACH的格式如图2所示[1,5]:

PW-ACH的Version域和Reserved域全部置0,当CV报文类型为IPv4时Channel Type域置为0x0021,当CV报文类型为IPv6时Channel Type域置为0x0057,CC类型1只有MPLS PW支持控制字时才能使用,并且该控制字必须采用上述PW-MCW格式。CC类型1可使VCCV消息经由MPLS PSN传输时得到与PW用户报文相同的ECMP处理,两者因此具有完全一致的传输路径,即CC类型1是带内的VCCV控制通道。

(2)CC类型2:Router Alert Label

Router Alert Label即标签值为1的保留标签,Router Alert Lable的作用与IP中的“Router Alert选项”相似,收到带有此标签的报文必须上交控制平面处理。VCCV控制通道可通过在隧道标签和PW标签之间添加一层Router Alert Label来建立。

(3)CC类型3:PW Label with TTL=1

CC类型3即TTL为1的PW标签。通过将VCCV消息对应标签栈中PW标签的TTL置1,可使得该报文在目的路由器上TTL耗尽,从而迫使该VCCV消息上交至目的路由器的控制平面处理。

由于修改了标签栈中的内容,CC类型2与CC类型3对应的封装方式可能会导致VCCV消息与PW用户报文得到不同的ECMP处理,从而使得VCCV控制通道流量与被测的实际用户数据流量具有不同的传输路径,因此二者都是带外的VCCV控制通道。

3.2 MPLS PW的CV类型

采用CV类型1(ICMP Ping)与CV类型2(MPLS LSP Ping)时,将分别通过ICMP的echo报文与MPLS LSP Ping的echo报文来实现连通性验证,报文的编码都遵循原有的RFC。

CV类型3即BFD(双向转发检测),BFD提供了一种轻负荷、短周期的故障检测方式。将BFD控制报文作为CV类型的一种,主要目的是提供一种快速持续检测PW数据通路的手段,此外,通过在BFD控制报文中携带PW终端的状态信息,还可以传送静态PW发送方向与接收方向的缺陷状态,这些缺陷状态可以由本地的接入技术转换为本地的OAM状态。由于路由器通常都只能支持数量相对较少的BFD会话,所以BFD-VCCV主要用于具有潜在风险的关键PW的检测。

新增的BFD CV类型对于MPLS PW和L2TPv3/IP PW都是适用的。由表1和表2可以看出,根据封装方式和功能可以将BFD的CV类型分为4种,其中“故障检测+状态通告”用于静态PW,而“故障检测”对于静PW和动态PW都是适用的。IP/UDP BFD封装即带有IP/UDP头部的BFD控制报文封装方式,原始BFD封装即不带IP/UDP头部的BFD控制报文封装方式。当采用原始BFD封装方式时,PW必须采用PW-ACH格式的PW头部(MPLS PW),或者采用V-bit L2SS(L2TPv3/IP PW)。原始BFD控制报文紧跟在上述PW-ACH或V-bit L2SS之后,且PW-ACH和V-bit L2SS中的Channel Type域必须置为0x0007,从而区分于其他的CV类型。目前BFD-VCCV只关注于单段伪线(SS-PW)的检测,而且只支持BFD异步模式[2]。

3.3 L2TPv3/IP PW的CC类型

L2TPv3/IP PW的CC类型目前只定义了一种,即V-bit置位的特定第二层子层(V-bit L2SS)。在L2TPv3的报文封装中,L2SS是可选的,在会话建立时双方可通过属性类型为69的L2-Specific Sublayer AVP(Attribute Value Pair)信令协商是否使用L2SS。但是当VCCV应用于L2TPv3/IP PW时,L2SS是必选的。L2SS有两种格式,如图3所示[1,4]:

与MPLS PW的PW头部类似,其中Default L2SS主要用于PW用户报文的报文排序、L2互操作等功能,而V-bit L2SS主要用于OAM功能。通过V-bit可以区分VCCV消息和用户数据,当V-bit置1时,表示随后为一个VCCV消息。随后的3比特置0,Version、Reserved和Channel Type域的定义及格式与PW-ACH一致。因为VCCV消息的IP头部及L2TPv3会话头部都与PW用户报文的相应头部相同,所以VCCV消息将以此会话的带内方式传输。

3.4 L2TPv3/IP PW的CV类型

由于不采用标签作为PW复用方式,L2TPv3/IP PW不支持MPLS LSP Ping的CV类型,L2TPv3/IP PW的VCCV消息紧接在V-bit置位的L2SS后,当采用ICMP Ping的CV类型时,ICMP echo request报文的IP头部中的一些域必须设置为如下值:目的IP地址置为隧道远端LCCE的IP地址,源IP地址置为隧道近端的本地LCCE的IP地址,TTL置为1。BFD在L2TPv3/IP PW上的应用与MPLS PW相同。

4. VCCV能力通告

VCCV分别对LDP与L2TPv3信令进行了扩展,以使建立MPLS PW与L2TPv3/IP PW时,PW两端的PE能互相通告在此PW上应用VCCV的要求,以及本端所支持的CC类型和CV类型。PE在接收到对端的VCCV能力通告之前不能发送任何VCCV消息,如果一个PE在收到相应的VCCV能力通告之前收到了一条VCCV消息,那么该PE必须丢弃该消息且不予回复。

4.1 MPLS PW的VCCV能力通告

RFC5085定义了一个VCCV parameter sub-TLV,如图4所示[1]:

此sub-TLV将包含在PE针对PW FEC所发送的LDP标签映射消息中,具体来说,当使用PW ID FEC TLV(FEC128)时,VCCV参数sub-TLV作为一个新增的接口参数sub-TLV包含在该FEC element中;当使用Generalized PW ID FEC TLV(FEC 129)时,VCCV parameter sub-TLV作为PW接口参数TLV的一个sub-TLV包含在可选参数中[1,3]。

4.2 L2TPv3/IP PW的VCCV能力通告

L2TPv3/IP PW的建立分为两个阶段:控制连接建立阶段和会话连接建立阶段,其中VCCV能力信息是在会话连接建立阶段相互通告的。RFC5085定义了一个属性类型为96的VCCV Capability AVP,用于LCCE在会话建立时通告它对一条特定L2TPv3会话进行连通性验证的需求以及它所具有的VCCV能力。VCCV Capability AVP的格式如图5所示[1]:

所有的L2TPv3 AVP都有一个M位(Mandatory)、一个H位(Hidden)、一个Length域和一个Vendor ID域。对于VCCV Capability AVP:M位置0,表示接收方若不能识别该AVP,可以忽略不处理;H位可置0也可置1,即该AVP可加密;Vendor ID域必须置0,表示这是一个IETF定义的AVP;Length域的值为8(不加密的情况下)。值得注意的是,在此VCCV Capability AVP之前必须包含一个属性类型为69的L2-Specific Sublayer AVP,表示该会话将使用L2SS[1]4]。

5. VCCV能力选择

一旦一个路由器收到了对端的VCCV“能力集”且本端也已发送了自身的VCCV“能力集”,那么就可以从接收和发送的“能力集”中确定出两者的“交集”,表现为在接收和发送的对应比特标志域中进行“逻辑与”运算。然后,将会在下确定出特定的一种CC类型和一种或多种CV类型。

对于MPLS PW,当存在多种匹配的CC类型时,使用如下优先级规则(由高至低)来选取唯一的CC类型:(1)PW-ACH(2)Router Alert Label(3)PW Lable with TTL=1[1]。

对于BFD CV类型的使用有如下规则:(1)“故障检测+状态通告”的BFD CV类型仅用于静态PW;(2)不支持PW-ACH的MPLS PW和不支持V-bit L2SS的L2TPv3/IP PW都不能使用“原始BFD封装”的CV类型;(3)4种BFD CV类型是互斥的,只能选择其中一种使用,若双方的VCCV能力交集中多于一个BFD CV类型,那么将按如下优先级(由高至低)选择出唯一的一种来使用:(1)原始BFD故障检测+状态通告(2)原始BFD故障检测(3)IP/UDP BFD故障检测+状态通告(4)IP/UDP BFD故障检测[2]。

一旦确定出了一种CC类型并以此CC类型发送和回复VCCV消息给对端,那么在此PW存续期间,将只能使用这种CC类型,除非将此PW拆除重建,要增加或删减本端支持的CV类型也必须如此。

6. 结束语

本文主要从CC类型与CV类型、VCCV能力通告和VCCV能力选择四个方面阐述与分析了VCCV技术的原理。基于VCCV的ICMP Ping与MPLS LSP Ping为操作员提供了一种简单高效的PW故障检测和诊断工具,借助此工具可以对单段PW与多段PW进行Ping/Traceroute操作。BFD-VCCV是一种快速持续的PW故障检测方式,通过将BFD-VCCV与本地接入技术的OAM机制相结合,可实现PW的保护倒换。

摘要：虚电路连通性验证(VCCV)是一种L2VPN的OAM机制,属于PWE3技术的范畴。VCCV在伪线(Pseudowire,PW)终端之间建立一条控制通道,并使用该控制通道在两个PE路由器间传送OAM信息,从而实现PW转发路径端到端的故障检测和诊断。

关键词：虚电路连通性验证,操作与维护,伪线,控制通道,故障检测和诊断

参考文献

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[4]J.Lau,et aI.Layer Two Tunneling Protocol-Version3(L2TPv3)[S].RFC3931.March2005.

有关加强超立方体泛连通性的证明 第5篇

一预备知识

下面给出一些对于我们的主要证明很重要的一些引理:

引理2:n维超立方体是二部图并且是强哈密顿脆弱的。

引理3:当n和k具有相同奇偶性时, n维加强立方体是强哈密顿脆弱的。

引理4:当n=1或者n (≥2) 是偶数时, n维折叠超立方体FQn是哈密尔顿连通的。

引理5:当n是奇数时, n维折叠超立方体FQn是偶泛连通的。

二加强超立方体的偶泛连通性和哈密顿连通性

下面的一个定理证明了当n和k具有不同的奇偶性时, n维加强超立方体Qn, k的连通性质。

定理1:当n和k具有不同的奇偶性时, n维加强超立方体Qn, k是哈密尔顿连通的。

三小结

在互联网络中, 圈和路的嵌入问题是一个非常重要的课题。而对于作为超立方体变形得到的网络加强超立方体中的圈和路的嵌入问题更是值得我们讨论。在本文中, 我们得到了;当n和k的奇偶性不同时, 加强超立方体是哈密顿连通的, 即对加强超立方中的任意两个顶点x与y之间必存在一条长为V (G) -1的路来连接这两个顶点。

摘要：在本文中, 我们研究容错加强超立方体Qn, k中的路和圈的嵌入问题。利用已知的结论当n (≥2) 和k有不同奇偶性时, , Q{}n k-f包含了长从4到2n-2容错偶泛圈和长从n-k+2到2n-1的容错奇泛圈;当n和k有不同奇偶性时Qn, k (1≤k≤n-1) 是哈密顿连通的。

网络连通性 第6篇

关键词：主接线图,电气连通性,捕捉点,网络模型,图论,节点矩阵法

0 引言

图形化的分析方式已经广泛应用到现代电力系统的控制、调度、辅助决策等各个方面。对于一次主接线图系统来说,图形化平台的关键问题就是电网的拓扑表示。本文从图元绘制的“元件-捕捉点连接模型”入手,通过元件自身特点分析,形成全网的“母线-支路”拓扑结构。

很多文献对电气连通性进行了多方面的研究,不过都仅仅是在数据结构和计算流程上进行了阐述。本文将以网图绘制为出发点,考虑了元件连接性及其属性匹配关系,力求对电气连通性进行更为全面的分析。同时,根据图形化电气主接线图的特点,本文在已有算法的基础上,对电网电气连通性在计算方法上进行了优化设计,并用于图形化分析软件的开发之中。

1 元件的连接判断

在图形化分析中,常常会设计一个图形绘制模块。主接线图绘制的正确与否,直接影响到电气连通性的分析。元件捕捉点连接模型在图形上可以表示为元件与元件之间的关联,它是通过捕捉图形的位置关联来实现的。从元件的连接关系及其在主接线图的体系看,判断两个元件是否相连,需要判断这两个元件的引线端点是否重合,母线为多端元件,可视为一个长条形端点。对于这种可以根据坐标位置判断是否相连的端点,称为“捕捉点”,它是元件连接判断的依据。

主接线图所代表的元件拓扑连接关系是由绘图信息中的元件连接关系产生的,即拓扑分析是在绘制主接线图的过程中同步完成,不需要另外输入。显然这种拓扑输入方法能够有效地提高主接线图拓扑结构输入的效率,拓扑修改也灵活方便。已有的连通性判断方法都是通过全网拓扑分析后,基于全网等值的点边关系的,因此,本文提出从元件连接性入手进行连通性分析,主要从以下三个方面进行判断:

(1)判断相邻点的连接关系时,设定一定的灵敏度,对于相距小于一定值的点判断为连接;

(2)在主接线图上分别着色显示已经连接或者尚未连接的点;

(3)在主接线图编辑时判断当前移动点,如果该点与某一点的间距小于一定值的时候,该点自动移到相邻点重合的位置,并判断为连接。

通过以上方法,我们确保了主接线图各元件的正确绘制,但从电气角度看,它们是否连通呢?还要从三个方面考虑:

(1)支路的开关状态。开关状态可以通过图形化界面设置,根据开关状态的变化来判断电气连通性,开关合上则是连通的,反之为非连通。

(2)节点电压等级的匹配。节点电压等级的匹配性需要分析节点之间的支路属性,如一个220 kV母线节点和一个110 kV母线节点通过变压器支路相连,则需要分析判断该变压器各侧电压等级与母线电压等级匹配性,如果匹配,则两母线节点之间在电气上是连通的,否则为非连通,并发出错误警告。

(3)变压器接线方式和接地点的设置。变压器接线方式和接地点都是影响零序分量的主要因素,从零序网图的角度看,如果变压器接线方式为Y0/Δ且接地,则判断该变压器在电气零序分量上是连通的,反之则为非连通。

2 主接线图的网络模型

网络电气连通性分析的主要任务是根据开关状态的变化和接地点的设置,形成网络元件之间的连接关系,其实质是把母线/开关和接地点/变压器描述的物理模型转化为节点/支路描述的网络模型。电网的主体部分是由变压器、母线、开关等设备通过输电线连接组成的,在结构上具有明显的“点-边-点”特征,用图论方法来分析是最合理的。文献[3,4]提出的网络模型都是针对正序的,本文提出分序建模的思路,主要是为了进一步研究序分量的特殊性,对序网图的分析有重要的指导意义。

对于图1所示的主接线简化图,分序建立便于图论分析的网络模型,其基本思路是将母线和接地点看作是一个电气节点;断路器、闸刀、接地闸刀、变压器等可以看作是连接电气节点的支路,节点之间由支路相连,支路是否连通则取决于开关的状态和变压器的接地点设置。

图2为一次主接线的网络模型,其节点编号和支路编号与图1一一对应。对于图2(b),假如图1高压侧母线发生故障时,由于主变#3没有设置接地点,支路7、8和4都为非连通。这种分序建模的思想便于对各序网进行分析。

3 电气连通性分析方法的改进

3.1 已有的连通性分析方法

文献[1]提出了判断图的连通性的一种融合顶点法:从图中某个顶点开始,融合所有与其邻接的顶点,然后再继续融合新增加的与其邻接的顶点,此种过程一直进行到没有新增加的邻接顶点时为止。这表示一个连通片已经融合为一个单一的顶点。如果图中每个顶点都可以融合,该图就是连通的。否则,从另一个连通片的某个新的顶点开始,重新进行顶点的融合过程。

树搜索法主要有广度优先搜索法和深度优先搜索法,但文献[3]提出,该方法对变电所和环状网络的适应性较差,同时由于深度优先搜索法需要回溯,使得该方法在搜索过程中搜索的节点数比实际网络含有的节点数多,而影响了计算的速度。

文献[3]还提到一种邻接矩阵法,这里不妨叫节点矩阵法,它是采用节点―节点关联矩阵来描述拓扑图中两点之间的连通关系的,直观性比较好。但由于程序中的数据存储空间开销与节点数n的平方成正比。在时间开销上,它的运算次数是n的平方级的。因此,当网络规模不大时,现有算法尚可承受;而当网络规模充分大时,用于连通性检查的运算时间将随节点数n的平方增长,这种算法将难以承受。

文献[6]对节点矩阵法进行了简化和加速:将行列间的布尔乘改为行行间的布尔乘;只对零元素进行循环;对节点进行优化编号;消去中间节点和开关支路。

本文针对节点矩阵法的缺点,在文献[6]的基础上对计算流程做了改进,使它在运算次数上大大减少,时间开销也大为缩短。

3.2 节点矩阵法的改进

由网络的拓扑知识,如果节点i与节点j相连接,而节点j又与节点k,l,,n相连接,则节点i也与节点k,l,,n相连接。一个有n节点的图,对零元素cij进行第i行第j列的布尔乘,若结果为0,说明节点i和节点j不相连接,从矩阵的乘法看,这两行对应列的元素不能同时为1;如果结果为1,说明节点i和节点j相连接,从矩阵的乘法看,这两行必有一列或者几列的对应元素同时为1。根据这个特点,可以通过判断这两行对应列元素是否同时为1,来代替两行间的布尔乘。同时,若新的cij=1,原来的cik=0,cjk=1(j

通过这种处理,使得运算次数进一步减少了。在文献[4]提出的算法中,若i行中有m(1mn)个零元素,对其中每一个零元素要进行n次布尔乘和n-1次布尔加,则i行中的m个零元素的运算总次数为m(2 n-1)。运用本文的方法,计算i行j列零元素时,判断i行和j行对应元素是否全为1,最多进行n次判断,i行又有lj(ljm,j

如图2(a)所示的连接图,可知其节点-节点矩阵为C1

如果对c1 4进行计算,由于c1 2=c4 2=1,则c1 4=1,同时c1 7=0,c4 7=1,则c1 7变为1,这样就减少了一次对c1 7的判断,结果变为

经过3次全矩阵的循环,便可以得到如下结果,很明显,除了节点(5)外,其他各节点都是连通的。

4 结束语

一次主接线图的电气连通性分析在电力管理系统中占有非常重要的地位,对其进行研究具有重要的应用价值。本文结合一次主接线图的特点,对电气连通性作了更为全面的分析,并进行了算法改进:

(1)从图形化平台入手,通过判断元件的连接性及其属性的匹配性来分析电气连通性;

(2)提出了分序建立网络模型,进行电气连通性分析的思想;

(3)在总结原来节点矩阵法的基础上,对计算方法进行了优化。

分析表明,该算法提高了电气连通性分析的速度,同时为电气连通性分析的应用开发提供了新的思路。

参考文献

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网络连通性 第7篇

目前有关井间连通关系的判定方法有很多,比较常用的方法有示踪剂测试方法[2]、干扰试井方法[3],以及利用注采数据反 演井间连 通性的方 法[4—6]。而利用不稳定试井判定井间连通关系的研究较少。林加恩等[7]给出了一种定性分析井间连通关系的方法,该方法需要在同一时期内对同一井组上所有井进行关井测试,测试成本高,且没有给出充分的理论支持; 廖红伟等[8]利用压力导数的响应特征对气藏井间连通关系进行了研究,给出了一套判定气井连通关系的方法。笔者参照廖红伟提出的方法,利用不稳定试井的原理,探讨了井间连通与不连通两种模式[9],分别推导得出压力及压力导数变化规律,提出了一种基于不稳定试井判定砂砾岩油藏井间连通关系的实用方法。

1井底压力导数曲线变化特征

1.1井间连通地层

假设均质、水平、等厚无限大地层中有A、B两口井,两井相距为r ,其中A井为注入井,以定注入量q1注入tp1+ t时间; B井为生产井,先以定产量q生产tp2时间后关井进行压力恢复测试,测试时间为t ,整个过程如图1所示。

根据弹性不稳定渗流理论[10],可得到注入井A在生产井B井底造成的压力变化为

生产井B自身关井后的压力变化为

式( 2) 中,q为地面流量,m3/ d ; η 为导压系数, μm2·MPa /( m Pa·s) ; B为两相体积系数,m3/ m3; pi为原始地层压力,MPa; k为渗透率,μm2; h为油层的厚度,m; μ 为流体黏度,m Pa·s。

根据叠加原理得B井的井底压力变化为

对式( 3) 化简并引入无因次量可以得到

式( 4) 中,无因次量的定义为

由压力导数的定义可得生产井B的压力导数为

由式( 5) 可知: 压力导数只受到第二项的影响, 则令函数M为

则式( 5) 可以写成:

由式( 6) 可以得到函数M恒大于0,当注入量q1为0时,即注水井不影响生产井时,函数M为0。并且函数M随测试时间tD的增加而增加。函数M随着生产井的生产时间tp2、注入井的注入时间tp1增长而减小。

根据式( 7) 做出的压力导数示意曲线图2,可以看出,当一注一采井间连通时,生产井的压力导数曲线有明显上翘的现象。且随着tD的增大,M的值也增大,即压力导数曲线随着时间的推移,上翘特征越来越明显。另外,如果两井之间的连通性越好,则 η = k / φμCt越大,即tD越大,M的值也越大,也就是说压力导数曲线上翘的特征越明显,两井之间连通性越好。

2.2井间不连通地层

假设地层中有A、B两口井,两井相距为r,其中A井为注入井,B井为生产井,两井之间地层不连通,即存在断层或砂体尖灭。现假设两井之间存在一条断层,设B井到断层的距离d,利用镜像反映法和叠加原理可将其转化为无限大地层两口等产量生产井B与B1同时工作的情况。

实际生产井B的生产和关闭对其井底造成的压力变化分别为:

其镜像反映井B1对B井也有影响,B1井对B井造成的压力变化为:

根据叠加原理得B井的井底压力变化为:

对式 ( 10 ) 无因次化 并求导,可以得到 压力导数:

分析式( 11) ,当存在断层导致注水井和生产井不连通时,无因次压力导数曲线先是0. 5的水平段, 后上翘并趋于1的水平线。如图2所示。

根据文献[11]可知,压力导数曲线由于断层影响而上翘后重新变成直线时所需的时间为:

式( 12) 中,d为生产井距断层的距离。

因此,当测试时间tD大于tx时,两井之间如果存在断层,则在压力导数曲线上就会有完整的先上翘后变为水平线的响应特征,若不存在断层,则不会出现。

在矿场实践时,当测试时间大于4r2/2. 25η,便可以有效地依据压力导数曲线特征判定井间储层的连通状况。完整的压力导数响应曲线如图2所示。

2应用实例

已知XX油藏为中丰度低渗透砂砾岩油藏,砂砾岩体划分为2大套10个期次,各期次平均地层厚度在75 ~ 200 m之间,各期次平 均孔隙度 为13. 54% ,平均空气渗透率为22. 5 × 10-3μm2。该油藏从1990年12月进入注水开发阶段,分别经历了不规则点状注水开发阶段、小井距注水和径向井试验开 发三个阶 段,目前区块 的综合含 水为54. 3% ,采出程度为7. 74% 。目前存在层系不合理以及井网井距不合理的问题,而油藏井间动态连通性的研究对未来开发方案的调整意义重大。

已知对生产井A与生产井B进行了不稳定试井,测试时间都为22 d。与两井可能连通的注水井为C井。依据测试资料,分别绘制A井与B井的压力及压力导数曲线如图3和图4所示。

由式( 12) 求得压力传播到A井和B井所需时间分别为17 d和19 d,而测试时间为22 d,因此,如果C井与A井或B井之间存在不连通( 断层或岩性尖灭) ,则在A井或B井的压力导数曲线上会有完整的先上翘后趋近于水平线的响应特征。从图3和图4可得,A井的压力导数曲线在末期有明显的上翘特点,且上翘段斜率较大,最终趋近于一条斜线; 而B井的压力导数在末期并没有明显的上翘现象, 而是趋于一条微小波动的水平线。根据理论分析可以判断: A井与C井连通性较好,而B井与C井连通性较差或不连通。

进一步由三口井的生产数据分析其相关性,如图5和图6所示,A井与C井有较好的协同效果,而B井与C井协同效果不明显,因此也证明了A井与C井连通性好,而B井与C井连通性差。

4结论

基于不稳定试井理论的分析,从井间连通与不连通两种连通模型出发,应用镜像反映原理和叠加原理,给出了新投产生产井的压力导数曲线响应特征,即井间连通地层时,压力导数曲线在径向流阶段存在先上翘后趋于一条斜线的特征; 井间不连通地层时,压力导数曲线会先上翘后重新变成水平线段的特征。据此通过实例分析,证实了此方法的可行性和准确性。它比利用干扰试井要省时、节约费用。

摘要：砂砾岩油藏储层空间展布复杂、横向变化快、非均质性严重,使得井间连通关系难以准确判定,干扰试井的测试方法受到一定的限制。从井间储层连通与储层不连通的两种模式出发,基于镜像反映原理及压降叠加原理,推导建立了生产井井底压力导数变化公式。提出了一种实用的、基于不稳定试井资料判定井间连通关系的方法;该方法经在实际测试井组中应用,判定结果准确可靠,易于矿场推广应用。

网络连通性 第8篇

随着电力系统的发展,电力网络的规模越来越大,网络的复杂程度也变得越来越高,同时电力系统实时性要求也越来越高,甚至要求分析速度达到实时系统的3倍,以上这些现状对电力系统分析决策软件的性能提出了更高的需求。变电站一次主接线仿真系统的关键在于网络拓扑分析,如何提高网络拓扑分析的效率也一直是电力系统分析重要的研究课题之一,而作为网络拓扑分析的基础,许多研究都提出了建立配电网拓扑模型的方法[1]。

目前,网络拓扑连通性分析方法主要有树搜索法[2,3]和关联矩阵法[4,5]。树搜索法主要有广度优先搜索法和深度优先搜索法,但此方法对变电站和环状网络的实用性较差,并且在深度优先搜索时需要回溯,在实际的搜索过程中大大增加了搜索的节点数目,降低了拓扑分析的速度,因而不适合做电力网络拓扑连通性分析[6,7,8]。

本文提出的基于CIM的变电站一次主接线网络拓扑数据模型,将面向对象的CIM转变为面向对象的数据库模式,提高了变电站仿真系统设计的规范性,变电站一次主接线电气连通性分析采用简化和加速的关联矩阵改进方法,减小了网络拓扑分析的时间开销,提高了变电站仿真系统的实时性。

1 一次主接线网络拓扑模型

变电站一次主接线的主要由主变、母线、流变、开关、闸刀、接地闸刀等设备通过导线连接组成[4],在结构上具有明显的点线特征,选用图论方法来分析是最合理的。图1所示为简化的某变电站一次主接线系统。

网络拓扑电气连通性分析的主要任务是根据开关/刀闸的开/合状态,描述所形成的网络拓扑元件之间的连接关系,即网络拓扑结构,以备根据网络拓扑数据生成关联矩阵。根据CIM模型,在设计一次主接线网络拓扑空间数据库时,按照ConductingEquipment-Terminal-ConnectivityNode开关/支路模型建立起了拓扑表,描述线路上各种电器设备之间的电气连接关系,则图1所示的变电站一次主接线网络模型可完全转换成有CIM对象构成的电气接线图,如图2所示。母线起着电气连接的相同作用,主变连接不同电压等级的线路,主变带电,则所有出线端都带电,母线和主变压器分别转化成单端点导电设备BusbarSection和TransformerWinding,开关被转化成双端点的导电设备Breaker。

CIM模型主要有Core,Topology,Wires包组成,每个包定义了电力系统不同的应用领域。其中,核心包Core定义了电力系统中的电力设备层次结构,建立了设备类之间的关系,这些关系有:泛化(Generalization)、聚合(Aggregation)、简单关联(Association);拓扑包Topology定义了电网拓扑关系类结构,主要有导电设备(ConductingEquipment)端子(Terminal),连接点(ConnectivityNode)等;IdentifiedObject类几乎是所有类的根类,为派生类对象建立命名体系,IdentifiedObject.mRID是对象的标识符,具有全局唯一性,IdentifiedObject.name表示对象的名字。导电设备是一个抽象类,电力设备类从该类派生而来,每个导电设备可以拥有多个端子,导电设备之间通过端子相连,多个端子通过零电阻连接形成连接节点。对象类之间的关系如图3所示。

由变电站一次设备对象电气连接关系生成节点-节点关联矩阵,可以将线路段和变压 器绕组转化为节点,将线路上的断路器和隔离开关转化为连接电气节点的支路,则断路器和隔离开关的开合状态决定了相邻的俩节点之间的是否有支路相连。采用此种简化方法可将图2所示的配电网转化成图4所示的网络模型,进而提取出节点-节点关联矩阵。

2 节点-节点关联矩阵的提取

根据变电站一次主接线的实时连通状态生成相应的关联矩阵,是进行连通性分析的基础,生成的关联矩阵是否能正确反映当前变电站一次主接线的实时连通状态成为了关键基础。本文描述基CIM模型的变电站一次主接线节点-节点关联矩阵的提取方法,具有提取速度快,准确度高的特点。

第一步:将变电站对象Substation加载到内存;

按照图3所示的设备类拓扑连接模型已在空间数据库中通过拓扑表进行了记录,加载变电站对象,可同时将变电站内部的关联设备及连接点以属性对象的形式加载到内存。

第二步:分类变电站内部的各种导电设备,识别支路和节点;

(1)建立如式(1)所示的数据结构,其中no表示序号,ce_list表示ConductingEquipment 列表,cn_map表示以ConnectivityNode.mRID为key,以ConnectivityNode自身为value的映射表。按Node-schema建立列表STL,CEL,BKL;

Node-schema=< no , ce_list , cn_map> (1)

(2)建立内存表CET=< lcnid ,ceid ,rcnid >,CET的结构为三元组,其中lcid与rcnid为ConnectivityNode.mRID, ceid 为ConductingEquipment.mRID;

(3)遍历变电站内的设备集合Substation.Contains_Equipments:①若Substation.Contains_Equipments[i]是EnergySource/BusbarSection,则利用EnergySource/BusbarSection-Terminal-ConnectivityNode找到连接点,按照式(1)的数据结构构造变量ln<NULL, Substation.Contains_Equipments[i],ConnectivityNode>,并将ln添加到STL;②若当前设备是开关,则按照①的方法构造变量并存入BKL;③若当前设备是其他导电设备,则按照关联关系找到该导电的相关连接点(1个或2个),向内存表CET添加新记录,并将导电设备和相关连接点的mRID属性对应存入该记录,其中连接点与lcnid与rcnid的对应关系并不重要;④若还有未遍历到的设备返回到步骤①。

(4)按照图2中虚线框标示的思想进行融合节点:①从CET内存表中取出一条记录cr,同时从CET中删除该记录,以cr的各属性为关键字可从当前变电站的关联属性Contains_Equipments、ConnectivityNdoes中检索处对象,按照式(1)数据结构构造变量cen,并将检索出的导电设备对象和连接点对象存入cen的ce_list、cn_list和cn_map中;②查询CET表,检索表中lcnid或rcnid在cen.cn_map范围内的记录,按①中的方法将这些记录转换为对象并存入cen,同时从CET中删除这些记录;③重复步骤②,知道找不到记录为止,将cen添加到列表CEL中;④若CET中还存在记录,返回到步骤①。

第三步:根据STL与CEL识别节点之间的直接支路关系。经过第二步,STL与CEL中分别存储了电源点和母线线段及其直接连接的连接点、合并成节点的导电设备及其直接关联连接点,分别代表邻接矩阵中的节点,其节点数量等于STL和CEL列表中元素数;

(1)将CEL列表追加到STL列表,遍历此时的STL列表,根据元素在STL中的位置p,设置STL的当前元素的no属性STL[p].no=p;根据STL列表的元素个数nc创建矩阵对象M,且矩阵元素的初始值Mij满足以下关系:

${\rm M}{}_{ij}=\{\begin{array}{l}0(i\ne j)\\ 1(i=j)\end{array}$

设i=1;

(2) j=i+1;(3)较STL[i].cn_map与STL[J].cn_map,如果二者存在着交集,说明两对应节点相连,令M[i,j]=M[j,i]=1;

(4) j=i+1,若jnc,返回步骤(3),否则执行步骤(5);

(5) i=i+1,若i<nc,返回到步骤(2)。

第四步:对开关支路进行转换;

(1)从BKL中选择一个未处理的元素;

(2)若当前开关switch=BKL[i].cn_list[1]处于断开状态switch.normalOpen=true或少于2个的连接点相关BKL[i].cn_map<2(开关为双端点元件),则返回步骤(1),选择下一元素处理,否则执行步骤(3);

(3)按式 (1) 数据结构建立空列表LN和RN,将当前开关的一端连接点ConnectivityNode分别与STL中的每一个元素的cn_map进行比较,如果存在交集,则将STL的节点引用存入LN;用另一端连接点按同样的处理,将有交接的STL节点存入RN,则LN中的节点与RN中的节点通过该开关支路直接相连;

(4)根据LN和RN中节点编号将邻接矩阵M中的对应元素设置为1;

(5)若BKL中有未遍历的元素,则返回步骤(1)。

按照以上步骤,可将图4所示的节点状态图转换成节点-节点关联矩阵M。

$\mathit{{\rm M}}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 1& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1\end{array}\right]$

3 电气连通性分析

关联矩阵法采用关联矩阵对网络拓扑中两点之间的连通性进行描述,具有直观好、运算方便等特点,但存在一些不足:首先,对与具有n个节点的网络拓扑图,要进行n-1次矩阵自乘,内存耗损较重,时间复杂度较高。因此,当网络规模较小时,现有算法尚可承受;而当网络规模复杂到一定程度时,用于连通性检查的运算时间将随节点数n的平方增长,这种算法将难以承受[9]。其次,存在重复工作,当开关状态发证改变时,需重新形成邻接矩阵及连通性计算,重用性较差。

本文采用一种对关联矩阵法进行简化和加速的方法[10],所提取矩阵为节点-节点关系矩阵,而非节点-支路关联矩阵,该处理方法的计算流程如图5所示。

节点-节点关联矩阵M按照图5处理流程进行处理,可得到能达矩阵R。显然,节点①③⑤⑦⑧连通,节点②④连通,节点⑥为孤立节点。

$\mathit{R}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 1\\ 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 1\\ 0& 1& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 1\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0& 1& 1\end{array}\right]$

在节点个数为100的变电站一次主接线网络中,运用本文基于CIM模型的网络拓扑进行节点关联矩阵提取和改进的连通性分析算法与传统处理方法对比分析,结果如表1所示(试算运行机器配置:CPU 2.93 GHz;RAM 2 GB)。实验结果表明,与传统算法相比,本文提出的方法缩短了网络拓扑分析的时间,减小了对系统内存的额外开销,可以有效提高变电站仿真系统运行的实时性。

4 结 语

变电站一次主接线电气连通性是变电站仿真系统设计的关键,对其进行深入的研究具有极其重要的作用。本文提出基于CIM模型的变电站一次主接线网络拓扑,有效提高了变电站仿真系统设计的规范性。通过提取节点-节点关联矩阵,采用一种对关联矩阵法进行简化和加速的方法,来进行电气连通性分析,缩短了网络拓扑分析的时间,减小了内存开销,有效提高变电站仿真系统的实时性。

摘要：依据IEC61970公共信息模型(CIM)定义的描述所有电力设备的模型和拓扑关系,提出了一种基于CIM模型的变电站一次主接线网络拓扑。通过提取节点-节点关联矩阵,采用简化和加速的关联矩阵改进方法,对电气连通性进行了分析,从而缩短网络拓扑分析时间,减小系统内存开销。实验结果表明,方法有效提高了变电站仿真系统设计的规范性和运行的实时性。

关键词：电力仿真系统,公共信息模型,一次主接线,节点-节点关联矩阵,电气连通性

参考文献

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[3]吴文传,张伯明.基于图形数据库的网络拓扑及其应用[J].电网技术,2002,26(2):14-18.

[4]储俊杰.变电所一次主接线电气连通性分析的数学模型[J].电力系统自动化,2003,27(1):13-33,48.

[5]王湘中,黎晓兰.基于关联矩阵的电网拓扑辨识[J].电网技术,2001,25(2):10-12,16.

[6]宋少群,朱永利,于红.基于图论与人工智能搜索技术的电网拓扑跟踪方法[J].电网技术,2005,29(19):45-49.

[7]董张卓,秦红霞,孙启宏,等.采用面向对象技术和方法的电力系统网络拓扑的快速跟踪(一)[J].中国电机工程学报,1998,18(3):178-181.

[8]董张卓,秦红霞,孙启宏,等采用面向对象技术和方法的电力系统网络拓扑的快速跟踪(二)[J].中国电机工程学报,1998,18(4):83-291.

[9]罗日成,李卫国.配电网电气连通性分析的快速算法研究[J].电网技术,2004,28(24):52-56.