14、配电网中光纤通信网络的可靠性评估(江北供电局彭静).doc

配电网中光纤通信网络的可靠性评估
游步新1 彭静1 李杨1 刘家伟2 赵鑫3
(1 重庆电力公司江北供电局重庆 401147;2 重庆电力公司沙坪坝供电局重庆 400030;3 重庆电力公司电网检修分公司重庆 400015)
摘要:本文针对目前配电自动化系统的结构及特点,以典型的光纤网状网为例,提出了一种网络设备的软硬件失效故障概率模型。同时,还提出了光纤网络中光层连通性可靠性的评估方法,该方法在节点可靠度已知的条件下,根据网络邻接矩阵和结构参数矩阵用遍历法和不交化法计算出所有源宿点对的最小路集,便可计算出整个网络的可靠度、平均故障间隔时间、故障频率、维修频率以及节点链路关键度。最后,通过对算例分析表明本文所提方法具有良好的实用性和可操作性,并为确定系统的薄弱环节提供依据。
关键词:配电自动化;最小路集;软件失效;可靠性评估
0 引言
配电网自动化技术是计算机技术、网络通信技术、自动化技术与电力系统相结合的产物。配电网自动化系统的运行,管理功能综合优化的实现是建立在配电系统信息化基础上的,通信是配电网自动化的关键,也是配电网自动化的核心。与传统的调度自动化系统相比,它具有通信终端节点数量大、通信节点分散、通信距离短、节点通信数据量小等特点。同时由于配电网点多、面广、线路接线复杂且变化频繁,给通信系统建设带来很大困难,而且许多配电自动化的通信装置安装在户外,要适应苛刻的运行条件,因此要求它要具有很高的可靠性[1-6]。可见,评估配电网中光纤通信网络的可靠性以及分析各种影响因素具有重要的理论意义和工程实用价值。各网络元件的可靠性取决于其在系统拓扑结构中的位置及自身的可靠性参数,如何快速、准确地评估出网络系统可靠性以及判断对系统可靠性影响最大的网络元件、辨识系统薄弱环节极为重要。
配电网中光纤通信网络的可靠性问题既有一般通信系统的共性,又有其自身特点。文献[7]从冗余系统和备用系统的可靠性模型出发建立了电力通信系统可靠性模型,但自愈环的模型较为简单,缺乏对电力通信系统的网络拓扑相关的信息有效性的评估。文献[8-10]则主要是针对通信系统可靠性算法的研究,但这些算法通常都假设节点绝对可靠仅考虑链路失效的情况,但是实际通信系统中必须考虑节点失效的情况。文献[11]提出了一种电信网的吞吐量超过给定阈值的有效测度。但是没有考虑网络部件的多模式状态。文献[12]从电信网的平均时延出发,提出了一种分析具有多模式部件电信网网络有效性的方法,不能够描述通信网的连通性能的生存性。
目前国内外关于通信系统可靠性的研究尚显不足,而针对配电网中光纤通信网络的可靠性评估更是凤毛麟角,尚未见关于其可靠性完整评估方法的讨论。本文将针对此问题,提出一种基于最小路集和布尔代数的方法来评估网络连通性可靠度和网络加权可靠度,在网络业务性能分析时综合考虑各边容量限制和可靠度对网络的影响。
下面介绍关于通信网络可靠性计算的相关概念[13,14]:①网络设备可靠度:网络中节点或链路在规定条件下和时间内正常工作的概率。②网络连通性可靠度:网络在给定条件下和规定时间内保持连通的概率。③网络设备故障率:任意时刻t尚未发生故障的节点或链路在单位时间内发生故障的概率。④网络平均寿命:对于不可修复的网络是指失效前平均工作时间,对于可修复网络部件是指平均故障间隔时间。⑤网络加权可靠度:网络各状态