关于可靠性方面论文范文,与现代电力通信网可靠性相关本科毕业论文

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摘 要：电力通信网可靠性在电力系统安全稳定运行中起着至关重要的作用.通过从网络自身和网络运行2个方面对电力通信网可靠性影响因素、评价指标等内容做了分析,归纳出了可靠度、平均故障间隔时间、平均修复时间和生存性4个可靠性参数并分别给出了计算公式.最后,探讨了电力通信网的可靠性研究方法,为今后电力通信网的发展研究奠定了一定的基础.

关 键 词：电力通信网；可靠性；影响因素；评价指标

中图分类号：TN915.85文献标识码：A文章编号：1005-3824（2013）05-0031-03

0引言

随着现代通信技术的发展,电力系统越来越依赖于通信网络.电力通信网是现代电力系统的重要组成部分,是一个以数字载波为主,电力线载波通信为辅,包含了光传输网、微波传输网、程控交换网、调度数据网、综合数据网和通信监测网等多种网络的复杂系统[1].电力通信网的故障会对电力系统造成非常严重的影响,因此,电力通信网的可靠性对于整个电力系统实现安全运行、平稳调度和综合管理具有极其重要的意义.

目前,国内外学者针对通信网可靠性已经进行了大量的探索研究,提出了一系列可靠性评价方法,但是电力通信网可靠性与公共通信网相比,有一定的相似性,但也存在很多特殊的要求,电力通信网主要是为电力系统提供控制、调度、管理信息的传输服务,公共通信网的可靠性参数、评价指标并不适合电力通信网的要求,在建立电力通信网评价体系时需要充分考虑其实际运行状况,因此,必须重视对电力通信网可靠性的研究.

1电力通信网可靠性影响因素

电力通信网是一个复杂的、开放的通信系统,影响其可靠性的因素有很多.从网络本身的角度可以将可靠性影响因素分为外部因素和内部因素.外部因素是指通信设备和网络周围的环境,外部因素又能够进一步分为可控制因素和不可控制因素.可控制因素是指通信设备周边的自然条件,比如温度、湿度、防震和防尘等；不可控制因素是指通信设备周边的突发外部事件,比如自然灾害、人为故障和突发事件等.内部因素是指通信设备可靠性、网络的拓扑结构和网络的组织和维护管理等,内部因素主要受通信技术发展的影响,随着通信技术的快速发展,不断地会有新设备和新技术投入使用,从而对电力通信网的可靠性产生影响.一方面,新设备和新技术的使用可以提高网络运行和管理维护的效率,对电力通信网可靠性产生积极的影响；另一方面,新设备和新技术会提高网络的复杂度,随着网络规模不断扩大,必定会给网络的维护和管理带来一定困难,一旦发生故障,造成的后果会非常严重.

从网络运行的角度可以将可靠性影响因素分为固有因素和性能因素.固有因素主要取决于通信设备可靠性和网络拓扑可靠性,不论网络本身多么复杂,网络单元（节点和链路）发生故障是造成电力通信网性能下降的根本原因,网络单元故障往往是因为设备本身老化（偶发故障）和设备运行环境的变化（异常故障）,设备寿命的概率分布可以通过根据统计学原理研究得到,设备由于运行环境变化导致的故障往往原因复杂,缺乏基础数据,难以建立对应的数学模型,一般采用定性描述；网络拓扑结构也是影响电力通信网可靠性的重要因素,只有当网络拓扑可靠性足够高时,通信网络中任意2点通信的可靠性才能够高于通信设备可靠性决定的单链路通信可靠性,比如网状或者环形的拓扑结构能够有效提高网络整体的可靠性.性能因素主要体现在网络维护有效性和用户需求2个方面,高效的网络维护管理体系可以减少网络故障发生次数和故障持续时间,提高网络运行的效率,从而满足用户对于通信业务的需求.

从上述分析可以看出,影响电力通信网可靠性的因素有很多,一个高可靠性的电力通信网需要有符合技术标准的通信设备、光缆线路和电源系统,要有合理的、具有自愈能力的网络拓扑结构,在此基础上,全面完善的网络维护管理也是必不可少的,只单纯提高通信设备和网络技术的可靠性,难以保证网络可靠运行,还需要对通信设备和通信线路进行定期的故障检测和排查,在网络出现故障后,能够及时准确地对故障进行定位和修复,提高网络运行的可靠性水平和满足用户需求的能力,进而实现电力通信网的建设以及运行目标.

2电力通信网可靠性参数

对于一般系统而言,GB3187―1994给出了可靠性定义：某一系统在规定条件和时间内完成其应有功能的能力.关于通信网可靠性目前还没有统一的定义[23],比较科学的通信网可靠性定义是：在自然和人为的破坏作用下,通信网在规定条件和时间内实现用户正常通信需求的能力.对于电力通信网而言,其可靠性定义应该能够反映出电力系统的特殊要求,文献[4]给出了电力通信网可靠性定义：电力通信网按照可接受的通信服务质量标准和通信业务需求,为电力系统提供持续性通信的能力.根据电力通信网的可靠性定义,可以归纳出电力通信网的可靠性参数如下.

1）可靠度.

可靠度是指系统在具体规定的条件和时间内完成预期功能的概率[5],通常用R（t）来表示.根据可靠度定义,用公式（1）表示R（t）为R（t）等于P（T>t）t≥0（1）式（1）中：T是指系统的寿命,它是一个随机变量；P是指系统寿命大于t的概率.

2）平均故障间隔时间MTBF.

在电力通信网中,通信设备包括传输设备（如SDH、MSTP、PDH）、交换设备（如路由器）以及接入设备（如PCM）等.信道包括电力线载波、光纤电缆等.在计算可靠性时,通常将平均故障间隔时间MTBF作为系统无故障指标,它可以反映通信设备的质量和在特定时间内保持应有功能的能力.平均故障间隔时间MTBF是指2次相邻故障之间的平均间隔时间,用公式（2）表示为MTBF等于∫∞0R（t）dt.（2）因为电力通信网是一个具有可修复的系统,我们假设其设备的故障率是一个常数,则平均故障间隔时间MTBF可以用公式（3）表示为MTBF等于1λ（3）式（3）中：λ是设备故障率.

如果对电力通信网进行可靠性测试的检测时间为TR,在这段时间内发生故障的频率为f,则平均故障间隔时间MTBF可以用公式（4）表示为MTBF等于TRf等于1λ.（4）3）平均修复时间MTTR.平均修复时间MTTR是指系统完成故障修复的平均时间[6],主要由故障定位时间和故障修复时间组成.我们设系统的故障修复率为η,则平均修复时间MTTR可以用公式（5）表示为MTTR等于1η.（5）如果对电力通信网进行可靠性测试的检测时间为TR,在这段时间内发生故障的频率为f,每一次故障的修复时间为t1,t2,等,tf,则平均修复时间MTTR可以用公式（6）表示为MTTR等于∑fi等于1tif.（6）4）生存性.

电力通信网是一个可修复的系统,它反复经历一个正常工作―发生故障―修复故障的过程[7],如图1所示.系统在运行时无故障时间的比例越高,系统的生存性就越高.系统生存性是指系统在任何随机事件点都处于正常运行状态的概率,用A（t）来表示.系统生存性可以用公式（7）表示为A（t）等于ηλ+η等于λλ+ηe-（λ+η）t.（7）图1电力通信网生存性模型3电力通信网可靠性研究方法

传统的单一系统可靠性具有明确的定义,并且有准确的数学模型,但是电力通信网包含了传输网、交换网、数据网和管理网等各种网络,是一个复杂的系统,各个子网之间的关系复杂,网络设备多种多样,同时由于用户分布的不确定性,网络拓扑也具有很强的随机性,因此在研究电力通信网可靠性问题时,需要从整体和宏观去把握可靠性的影响因素,对电力通信网的可靠性做出全面准确的评估,从各个方面采取有效措施来保证电力通信网安全、稳定、可靠、高效的运行,最大限度地满足电力系统的通信需求.为了实现这一目标,我们在对电力通信网进行

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