1.一种电力终端通信接入网,由节点和链路组成,所述节点包含高压变电站节点、中压配电节点、低压配电节点;所述高压变电站节点和中压配电节点还组成中压配电网;所述中压配电节点包含开闭所、环网柜、柱上开关、10kV变压器;所述10kv变压器和所述低压配电节点还组成低压配电网;所述中压配电网和低压配电网的拓扑结构为树状,通过已有物理管道连接;树的根节点为所述高压变电站节点;所述中压配电网每个分支的最深节点是10kV变压器节点;所述10kV变压器是中压配电网和低压配电网的分界点;所述低压配电网是每个10kV变压器和至少一个低压配电节点构成的子树;其特征在于,所述高压变电站节点、中压配电节点、低压配电节点包含以太网交换机,通过所述链路连接组成所述电力终端通信接入网;所述电力终端通信接入网包含第一层以太网和第二层以太网;每一个所述第一层以太网包含一个高压变电站节点、及所述高压变电站节点在所述中压配电网中的全部子节点;所述第一层以太网为环形网络拓扑;所述第二层以太网的数量与所述第一层以太网内的10kV变压器节点数量相同;所述10kV变压器节点是所述第一层以太网和所述第二层以太网的交汇节点;所述第二层以太网为环形加树形网络拓扑;所述电力终端通信接入网的相邻节点之间通过物理管道连接,所述物理管道包含可重用的已有物理管道和新增物理管道;所述相邻节点之间的链路为光纤连接;所述电力终端通信接入网满足可行解边界条件,所述可行解边界条件包含通信延时条件、端口数量条件、节点数量条件:设节点L i 至所述高压变电站节点的通信延时为τ i =τ 0 N i ,所述通信延时条件表示为: 其中τ 0 是每个节点处以太网交换机的交换延时,N i 是L i 与高压变电站节点之间通信链路所经过的节点总数,节点L i 业务要求的最大延时为τ Mi ;所述端口数量条件表示为:S i <S M ,其中S i 为除高压变电站节点外,第i个以太网交换机连接的节点数;S M 表示以太网交换机的端口数;所述节点数量条件表示为M i ≤P M ,其中M i 为第i个第二层以太网环网内节点数量,P M 是预设的环内最多节点数。
2.如权利要求1所述电力终端通信接入网,其特征在于,增量成本最小,所述增量成本包含光纤成本C f 、新增物理管道成本C t 和以太网交换机成本C s ;C f =L t C f0C t =(L t -L e )C t0其中L t 为所有链路连接的长度,L e 为可重用的已有物理管道的长度,N是第一层网环中的交换机数,M i 是第i个第二层以太网中的交换机数,即第二层以太网环网内节点数,k是第二层以太网的数量,C f0 、C t0 和C s0 分别为光纤、物理管道和交换机的单价。
3.一种电力终端通信接入网优化方法,用于权利要求1~2任意一项所述电力终端通信接入网,特征在于,包含以下步骤:改变所述第一层以太网中节点的连接次序,对所述第一层以太网的成本进行优化,优化目标为第一层以太网增量成本最小,得到所述第一层以太网的最优解;改变每一个第二层以太网中节点的连接次序,对所述每一个第二层以太网的成本进行优化,优化目标为每一个第二层以太网增量成本最小,得到每一个第二层以太网的最优解;所述第一层以太网增量成本为第一层以太网光纤成本C 1f 、第一层以太网新增物理管道成本C 1t 和第一层以太网交换机成本C 1s 的总和;所述第二层以太网增量成本为第二层以太网光纤成本C 2f 、第二层以太网新增物理管道成本C 2t 和第二层以太网交换机成本C 2s 的总和;C 1f =L 1t C f0 ,C 1t =(L 1t -L 1e )C t0 ,C 1s =NC s0 ;C 2f =L 2t C f0 ,C 2t =(L 2t -L 2e )C t0 , 其中,L 1t 为第一层以太网中所有链路连接的长度;L 1e 为第一层以太网中可重用的已有物理管道的长度;N是第一层网环中的交换机数;L 2t 为第二层以太网中所有链路连接的长度;L 2e 为第二层以太网中可重用的已有物理管道的长度;M i 是第i个第二层以太网中的交换机数;C f0 、C t0 和C s0 分别为光纤、物理管道和交换机的单价。
4.如权利要求3所述电力终端通信接入网优化方法,其特征在于,包含以下步骤:检查所述电力终端通信接入网中任意一个第二层以太网节点与所述高压变电站节点之间是否满足所述通信延时条件,如果不满足,则取所述第二层以太网的次优解。
5.如权利要求3所述电力终端通信接入网优化方法,对所述第一层以太网进行优化的步骤,其特征在于,用遍历方法得到第一层以太网的拓扑结构,并满足所述可行解边界条件,得到多个初始化的第一层以太网可行解;以所述初始化的第一层以太网可行解为基础,通过遗传算法获得新第一层以太网可行解,每遗传一次经过交配的步骤和变异的步骤,直到满足预设的遗传次数;在所有的第一层以太网可行解中选择第一层以太网增量成本最小的第一层以太网可行解。
6.如权利要求3所述电力终端通信接入网优化方法,对所述第二层以太网进行优化的步骤,其特征在于,用随机的方法得到第二层以太网的拓扑结构,并满足所述可行解边界条件,得到多个初始化的第二层以太网可行解;所述第二层以太网可行解中,一部分节点组成第二层以太网环网,另一部分节点直接与所述环网的节点就近相连,构成第二层以太网分支;以所述初始化的第二层以太网可行解为基础,通过遗传算法获得新第二层以太网可行解,每遗传一次经过交配的步骤和变异的步骤,直到满足预设的遗传次数;在所有的第二层以太网可行解中选择第二层以太网增量成本最小的第二层以太网可行解。
7.如权利要求5所述电力终端通信接入网优化方法,对所述第一层以太网进行优化时,其特征在于,所述交配的步骤包括:取两个第一层以太网可行解,分别表示为第一层第一可行解节点序列、第一层第二可行解节点序列;将两个可行解分别随机分成两段,按照第一层第一可行解节点序列前段、第一层第二可行解节点序列前段、第一层第一可行解节点序列后段、第一层第二可行解节点序列后段的顺序排列,得到新第一层以太网节点序列;除了保留首尾节点外,将所述新第一层以太网节点序列中每个节点的重复节点删除,得到第一层以太网交配结果序列。
8.如权利要求7所述电力终端通信接入网优化方法,对所述第一层以太网进行优化时,所述变异的步骤,其特征在于,包括:取所述第一层以太网交配结果序列,表示为向量{y i },y i 表示第一层以太网交配结果序列中第i个节点,如果节点y m 和y m+1 之间没有可复用的物理管道,且L y m,n <min(L y n-1,n ,L y n,n+1 ),则调换y m+1 和y n 的位置;其中,L y m,n 为y m 至y n 的连接距离,L y n-1,n 为y n-1 至y n 的连接距离,L y n,n+1 为y n 至y n+1 的连接距离。
9.如权利要求6所述电力终端通信接入网优化方法,对所述第二层以太网进行优化时,所述交配的步骤针对每一个第二层以太网,其特征在于,包括:取两个第二层以太网可行解,所述环网分别表示为第二层第一可行解节点序列、第二层第二可行解节点序列;将所述第二层第一可行解节点序列、第二层第二可行解节点序列首尾相连,得到新第二层以太网环网节点序列;除了保留首尾节点外,将所述新第二层以太网环网节点序列中每个节点的重复节点删除;随机选择所述新第二层以太网环网节点序列中的至少一个节点改为所述第二层以太网分支的节点,和/或随机选择所述第二层以太网分支的至少一个节点加入所述新第二层以太网环网节点序列中,得到第二层以太网交配结果序列。
10.如权利要求9所述电力终端通信接入网优化方法,对所述第二层以太网进行优化时,其特征在于,所述变异的步骤包括:取所述第二层以太网交配结果序列,表示为{b i },b i 表示第二层以太网交配结果序列中第i个节点,如果在第二层以太网环网内节点满足L b m,n +L b n,m+1 <L b n-1,n +L b n,n+1 ,则将b n 移至b m 和b m+1 之间;其中,L b m,n 为b n 和b m 之间的距离,L b n,m+1 是b n 和b m+1 之间的距离,L b n-1,n 是b n-1 和b n 之间的距离,L b n,n+1 是b n 和b n+1 之间的距离。