电力通信网可靠性模型及仿真
论述电力通信网的脆弱性分析及对策陈少儿
论述电力通信网的脆弱性分析及对策陈少儿发布时间：2021-03-08T10:48:38.983Z 来源：《基层建设》2020年第28期作者：陈少儿[导读] 摘要：电力是一种洁净、经济和高效的能源物质，并且被广泛地应用在我国社会生产和生活中。
广东电网公司潮州供电局广东潮州 521000摘要：电力是一种洁净、经济和高效的能源物质，并且被广泛地应用在我国社会生产和生活中。
同时，随着近年来社会发展速度的不断提升，用户对电力生产和输送提出了更高的要求，其中稳定性、安全性和可靠性是必须标准。
基于此，电力企业必须及时了解，社会生产和生活中的用电数据和信息，以此对电力生产和管理作出科学调控，进而为用户提供更加稳定、可靠的电能。
因此，电力通信网在此背景下应运而生，并且随着时代的发展日益成熟，但是在实际应用中仍然存在脆弱性，以此对电力企业发展以及对社会用电体验，造成了较大影响。
本文就电力通信的脆弱性，展开了详细的分析和研究，希望能够为我国电力企业发展提供帮助。
关键词：电力通信网；结构性脆弱；物理性脆弱；分析引言：电力行业的发展不仅在我国经济发展中占据了重要地位，同时也为我国社会生产和生活提供了基础性保障，所以基于电力行业的重要性，相关单位和企业必须对电力企业发展给予高度地重视。
因此，为了确保电力能源实现调控的自动化、为了确保电网市场的正常运转，以及为了提高电网的稳定性和安全性，电力企业大力投建了电力通信专用网络，并且逐渐向着通信网络智能化方向发展。
但是在电力通信网发展中，需要克服当前存在的局限性，例如传输设备无法对网络安全起到保护、局部光纤电路的负荷过重等。
一、电力通信网脆弱性分析当前我国电力能源的生产和应用，已经逐渐形成了覆盖率较大的电网，并且仍然向着智能化电网和自动化电网方向前进[1]。
在此背景下电力通信网络，为电网建设提供了较大的支持，而下文主要对电力通信网络的脆弱性展开分析，以此找寻到电力通信网，在运行中存在的局限性，从而加以升级和改进，进而为我国电力行业现代化发展奠定基础。
电力通信传输网络可靠性分析
电力通信传输网络可靠性分析摘要：根据智能电网的要求，通信传输网的可靠性分析对电力系统很重要。
传输网作为电力通信网的核心，它承载着大量的生产和管理业务，是业务正常运行的保证，其可靠性高低直接影响着电力系统安全生产和稳定运行。
本文对电力通信传输网络可靠性进行了简要的分析。
关键词：电力通信传输网；可靠性；分析abstract: according to the requirement of intelligent power grid, the reliability of the transmission network communication of power system analysis is very important. as the core of the electric power communication network transmission, it carries with a lot of production and management business, it is the business that the normal operation of the guarantee, the reliability of the power system directly influence the safety production and stable operation. in this paper, the electric power transmission network reliability briefly analysed.key words: electric power transmission network communication; reliability; analysis中图分类号：f407.61 文献标识码：a 文章编号1.电力通信网可靠性研究现状针对电力通信网，martinez等给出了一种远动通道的可靠性模型。
电力通信网可靠性评价模型的构建
电力技术Electric Power Technology Vol.19No.9 May.2010第19卷 第9期2010年5月1 引言电力系统通信网络（以下简称电力通信网）为电力系统生产、调度服务，其可靠性关系到电力系统生产的安全运行，在现代网络运行中逐渐得到人们的重视。
由于电力通信网络的复杂性，其可靠性研究工作可以说是一项较大的系统工程。
目前，国内外学者在公网的可靠性这一问题上做了不少的研究工作，有了一定程度的研究成果，但对于电力通信网这一特殊的通信网络，关于可靠性方面的研究工作做的很少。
电力通信网是有别于公网的特殊网络，其安全可靠运行直接关乎到电力系统的安全生产，所以其可靠性的研究工作有必要进行开展。
研究电力通信网的可靠性，主要目的是如何提高网络运行的可靠性，最大限度的为电力系统的安全生产保驾护航。
在可靠性的评价过程中，模型方法的确定是关键。
建立电力通信网可靠性的评价模型，其中一项重要的任务就是建立评价模型的指标体系，在此基础上确定指标的权重，进而对电力通信网可靠性进行综合评价。
本文在研究电力通信网的基础上，构建电力通信网可靠性评价指标体系，利用模糊层次分析法与熵权法[1]相结合的方法确定指标权重，最终计算电力通信网的可靠性综合指数。
2 评价模型的构建2.1 指标选取为了制定科学系统的指标体系，从电力通信网可靠性研究出发，依照指标选取原则制定指标体系，指标体系的建立要遵循下列原则：(1)综合性原则：将电力通信网看作一个整体，将反映电力通信网的指标进行归类，系统地、全面地反映电力通信网运行现状；(2)科学性原则：选用的指标要具有生命力，能够反映电力通信当前及今后的发展前景，并且指标要具有概括性，避免重复；(3)灵活实用性原则：指标体系的设计要考虑到实际操作性，指标含义要明确，具有现实统计基础。
指标的选取最终影响系统的评价结果，因此本文在选取指标的过程中综合考虑了理论研究与实际应用，以使评价指标最大程度的满足选取原则。
通信网和电力通信网可靠性论文
通信网和电力通信网可靠性论文摘要：本文重点对电力通信网中的光传输网进行了阐述，讨论了该网络对电力系统通信的重要性。
通过分析IECSA的二十种通信环境，对电力通信业务进行了分类，并给出了定量的业务可靠性需求指标。
对可靠性、有效性、生存性和安全性四个可靠性测度的基本概念进行了比较分析，明确了有效性概念是研究电力通网可靠性的基本测度。
1通信网的体系结构通信网是由传输，交换、终端设施和信令过程、协议，以及相应的运行支撑系统组成的综合系统，它从概念上可分为基础网、业务网和支撑网。
基础网是由用户终端、交换系统、传输系统等电信设备组成的实体结构，是通信网的物质基础。
业务网是疏通各类电信业务的网络，是指电信网的服务功能。
支撑网是为保证业务网正常运行、增强网络功能、提高全网服务质量而形成的网络，按其所具有的不同功能可以分为信令网、同步网和管理网。
通信网的规定功能就是提供通信服务，即按用户的需要传递、处理和交流信息，以实现他们之间的通信。
通信网功能的基本目标是规定必要而充分的网络性能，向用户提供各种服务。
通常，通信网在实现信息传递功能时应保证规定的通信质量要求。
2通信网可靠性的相关定义通信网可靠性的定义应当反映其研究内涵，即要从用户角度出发研究广义可靠性，同时又满足标准可靠性定义的要求。
通信网具有不同于一般产品的特点，通信网运行中的各种破坏性因素（即各种影响通信网高效可靠运行的因素）是通信网的规定条件，这些破坏性因素存在和发生的环境就构成通信网的运行环境。
通信网的规定功能是向用户提供通信服务，是和用户需求密切相关的，没有需求就不存在通信网能否完成功能的问题；而且用户需求是随着社会的发展和网络的发展而不断提高的。
从网络运行的角度看，各种破坏性因素将影响网络性能，网络性能的下降就会影响对通信需求的满足程度，特别是对用户需求随机性的影响。
因此，通信网可靠性应当从广义可靠性角度进行定义，反映通信网在运行过程中对通信需求的满足程度。
电力通信SDH光传输网仿真及规划应用
电力通信SDH光传输网仿真及规划应用摘要：电力通信光传输网由四级骨干传输网分级构成，每级设有若干同步数字体系(SDH)平面和光传送网(OTN)平面，部分区域设有分组传送网(Packet PTN)平面。
电力通信专网是区别于运营商网络的独立系统，承担着安稳控制、继电保护和调度自动化等电力通信关键业务。
关键词：电力通信SDH；光传输网仿真；规划应用；目前公网规划仿真软件工具或侧重于提供网络建设时的工程设计模拟、网络容量分析及成本代价计算，或仅适用于自身特定网络场景，难以匹配电力通信业务的高可靠传输需求；而现有面向电力通信网络的业务路由规划算法研究角度则较为单一，缺乏对风险均衡、负载均衡、电网管理政策等因素的综合考虑。
一、电力通信SDHSDH 是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。
SDH 传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤:映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器, 再加入通道开销形成虚容器的过程, 帧相位发生偏差称为帧偏移;定位即是将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程, 它通过支路单元指针或管理单元指针的功能来实现;复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。
其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送, 它又分为再生段开销和复用段开销;净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节;管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM -N 帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。
二、电力通信SDH光传输网仿真目前针对电力通信光传输网络建模与仿真方法的研究可分为以下两类：(1)对现有网络仿真软件工具进行二次开发，添加电力通信光传输网络相关模型，实现网中业务／流量传输行为的仿真；(2)对网络中资源进行概括和抽象，构建电力通信光传输网络资源模型，实现对网络资源分配、管理和倒换的仿真。
变电站自动化系统通信网络可靠性研究综述
要方 法 。
能的改善和提高。 通信网络规模庞大 ， 行为复杂 ， 通信 网络 １ ． ３ 变 电站 自动化 系统 通信 网络可 靠性 在电力领域 ，很多学者针对变电站 自动化系统通信 网 的可靠性便 成为通信 网络分析 和应用 中必须考虑的重要
破 坏 的可能 性 较小 的 民用 网络 来说 ， 网络 抗 毁性 的地位 则 量 化 的评 判指标 和方 法理论 上的论证 。 徐立子根据变电站 自动化系统的可靠性分析提出了相 显得不是非常突出。 并分类为硬件指标和软件指标 ， 在此基础上 考虑到网络部件的随机失效的影响， 人们提出了生存性 应的评估指标 ，
研究 。
在对现有通信网络可靠性分析的研究基础之上 ， 可以 大致总结出分析的一般途径 ： 选择一个合适的网络可靠性 指标 ， 以此指标作为评估的基础 ； 对具体 的网络进行分析 ， 结合数学理论建立模型 ， 并 由此模型计算 出网络 的可靠性 测度 ， 或者对 网络进行仿真从而求出网络的可靠性指标。 对 于变 电站综合 自动化系统通信 网络的可靠性研究 也应该遵循这样一条思路。 结构复杂 的变电站 自动化系统通信 网络的可靠 性评 估， 可以采用仿真的方法进行分析 ， 这基于两方面的判断 ：
因素 。
络的可靠性进行了研究。何卫等针对高电压等级的变电站
１ 研究现状
从２ ０ 世纪６ ０ 年代开始 ， 人们已经在通信网络的可靠性 指标和可靠性评估方法上取得 了一定的成果 ， 因此 ， 积极 借鉴通信领域的相关研究成果应用于 电力通信 网络 的可 靠性分析中很有必要 。 １ ． １ 可靠性评估指标
陈浩 河
（ 广东 电网公司中山供 电局 ， 广东 中山 ５ ２ ８ ４ ０ ０ ）
03 可靠性工程-可靠性模型
某家用热水器原理图
热水器
水箱
加热 系统
过压 保护 器
控制 器
温度 压力 传感 器
加热系统 水箱
过压保护 器
控制器
温度压力 传感器
开关
燃烧 室
指示 灯
天然 气进 气管
图3-8 家用热水器功能层次
开关
燃烧室
指示灯
天然气进 气管
图3-9 家用热水器功能框图
某空间飞行器整个飞行任务 在最高层次以及下级层次中的功能流程
功能的分类
在系统功能分解的基础上，可以按照给定的任务， 对系统的功能进行整理。
按重 要程 度分
按用 户要 求分
分类 基本功能
辅助功能
必要功能 不必要功能
定义
1. 起主要的必不可少的作用； 2. 担任主要的任务，实现其工作目的； 3. 它的作用改变了，就会产生，或 辅助实现基本功能所需要的功能。它相 对于基本功能是次要的或从属的。
图3-4 F/A-18基本可靠性框图
F18任务可靠性模型
发动机 1
发动机 2 右 发电机 左 发电机
武器
燃油系 统
应急燃 油系统
液压泵 1
液压泵 2
液压飞 控系统
备用手 动系统
通用液 压系统
电力分 配网
应急电 力系统
环境控 制系统
超高频 通信
甚高频 通信
塔康 系统
惯性 导航
备用 罗盘
大气数 据系统
n
Rs(t)
n
e e it
it
i1
i1
串联系统数学模型
– 当各单元的寿命分布均为指数分布时，系统的寿命也 服从指数分布，系统的故障率为单元的故障率之和：
电力通信网路由可靠性模型的研究
可靠性 问题 。
假设路径 Ｐ经过 的节点集 合 Ｎ ＝ｎ ， … ， ， ｅ｛ ｎ｝ 经过 的链 路集 合 Ｌ＝１ Ｚ， ，一 ， 么 ， 径 相 当 ｅ｛， … 那 。： ｝ 路
于经 过该 路径所 有 节点 和链 路 的 串联 系 统 ，路径
可靠 性是 这些节 点 和链路 可靠 性 的乘积 。 同理 ， 可 分 析 多个 节 点 和链 路冗 余 配 置 情 况 下 的可 靠 性 ，
０ 引 言
电力 通 信 网是 电力 系 统 重 要 的组 成 部 分 ， 其
可靠性 直接 影 响 电力 系统 的可靠 运 行 。在 电力通 信 网中 ， 信 电路 是基本 的通信 运行 管理 内容 ， 通 也 是主要 的通信业 务 提供 载 体 ．其可 靠性 的高低 直 接反 映 电力通 信 网整体 可 靠性 的高 低 。在进 行 电 力通 信 网运行 统计 分 析时 ，通 信 电路 的运行 率 是
提 高路 由 可 靠 性 的 结 论 实 际 调 研 证 明 ， 方 法 可 行 ， 得 结 果 基 本 符 合 实 际 。 该 所
关 键词 ： 电力通信 网 ； 由 ； 靠性 ； 型 路 可 模
中 图分 类 号 ： Ｎ １ ．５ Ｔ ９ ５８ ３ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ５ ７ ４ （ ０ ２ ０ — ０ ４ ０ １０— ６ １２ １ ）１０ １－ ４
性模 型的研 究非 常 必要 。 文章 基 于 Ｒ Ｄ方 法建 立 不 同通信 方 式 、 同保 护 方式 下光 通信 电 Ｂ 不
路 的路 由 可靠 性计 算 模 型 ， 方 法 深入 到设 备 的基 本 单 元 ， 该 并给 出 了相 应 的路 由可 靠 性计 算公 式 。根 据公 式计 算 出路 由可 靠性值 ， 比较 分析 ， 出收发 同缆 ， 经 得 增加 备 用路 由有 助 于
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摘要 ： 为保 障智 能 电 网安 全稳 定 运行 ， 开展 电力通 信 网可 靠性 模 型研 究 。 文章 采 用 串联 、 并
０ 引言
电力 通信 网是 具 有 多技术 、多层 次 的复 杂 网
络结 构 ， 何 一部 分故 障 ， 任 都会 影 响通 信 系统 的服
务 质 量 ，甚 至会对 电网 的安全 稳 定运 行构 成 严重
Ｔ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｒ ， Ｉ 。 ｉ ｏ Ｆ ｉ ｅ ＭＴ ＇ ｕ Ｆ）
Ｒ ＝ ｘ ｆｘ … ｆｘ ） Ｐ ＸＸ ） （ ） ｓ Ｐ（１ｑ ２ｑ ３ ｑ ＝ （１２３ ２ ｆ １２ 并联 冗余 系统可 靠性 关 系模 型 ．
可 划分 为 串联非 冗余 、 联冗 余 、 份冗 余 、 决 、 并 备 表 非 串行／ 并行 混 合 和复 杂 网 络［ 非 １ ｊ 于 单 功能 或 。对 多 功能 系统 ， 用普 通 的概 率关 系 式 ， 包括 全 概率 公 式， 拟定 可靠 性数 学 模 型 ， 以此 来 表述 网络 系统 并
第 ３ ３卷 第 ２ １期 ３
２ ２ 年 １月 １ 日 ０１ ０
电
力
系
统
通
信
Ｖｏ． ３ ｏ ２ １ Ｎ ．３ ３ ｌ
Ｔｅｅ ｏ ｍｕｎ ｃ ｔｏ ｆ ｒ Ｅｌｃｔｉ Ｐｏ ｒ ｙ ｔ ｍ ｌｃ ｍ ｉａ ｉｎｓ ｏ ｅ ｒｃ ｗｅ Ｓ ｓｅ
Ｊｎ １ ２ ２ ａ ．０，０１
电力 系统 中 的应用 ．对 于保 障智 能 电 网的安 全稳 定 运 行特别 重要 。
任 务功 能 模块 组 成 。 只有 当 Ⅳ 个元 件或 任 务 功 能 模块 都 正常工 作 时 ， 系统 才 能正 常工 作 ； 系统 中任 何 １ 个元 件或 任 务功 能模 块 的失 效 ．都会 导 致该
的 可靠 度 、失 效概 率 和 平均 故 障 间 隔 时 问 （ ａ Ｍｅ ｎ
并 联 冗 余 系 统 是 由 Ⅳ 个 独 立 元 件 或 独 立 任
务 功 能模块 组 成 ，只要 系 统 中有 １ 元件 或 任务 个
功 能模 块 正常工 作 ， 统就 能 正常 工作 ； 系 只有 系统
・
２ ・ ４
电 力 委 饶 通 僧
中全 部元 件或 任 务功 能模 块都 失效 ， 系统才 失 效 。 系 统 寿 命 为 系 统 中 Ⅳ个 并 联 元 件 或 任 务 功 能 模 块 中最好 的元 件 或任 务功 能模 块 的 寿命 。实 际系 统 中 的 １ １ 电源设 备属 于该 类型 。 ＋ 双 对 于 由 Ａ、 Ｂ模 块 组成 的简单 并 联冗 余 系 统 ， 假设 单 元 的失效 是独 立 的 ，即任 何一 个单 元 的失 效 不影 响其 他单 元 的状态 ， 系统有 以下 ４种状 态 ：
需 要说 明 的是 以下模 型 是基 于不 可 修复 系 统
的， 即如 果在 工作 任 务周 期 的任何 期 间 内失效 后 ， 不 可能修 复 到无 故 障状态 的系统 。对 于 可修 复 系
统， 考虑 到 系统维 修性 和 可用 性 ， 系统 功 能 的可靠
威胁 。 因此 ， 电力通信 网进行 可靠 性评估 具 有非 对 常现 实 的意义 。电力 通信 网可靠 性评 估方 法 研究 的 目的是 构建 可靠 性 模 型 ，计 算 分析 网络 的可靠
联、 备份 冗余 、 决 、 串行／ 并行 混合 及 复 杂 网络 系统 可靠 性 关 系模 型 ， 表 非 非 经过 数 学抽 象 ， 建 立 可靠 性逻辑 关 系， 成 电力通 信 网可 靠性模 型 。 综合 节点遍 历算 法和 不 交化算 法形 成 的 形 在 路 径追 踪 算法基 础上 ， 实现 可靠性 框 图模 型 算 法。最后根 据 文 章 中算 法开发 电 力通信 网可 靠
性方法必 须修 改 。
１１ 串联非 冗余 系统 可靠 性关 系模 型 ．
串联 非 冗 余 系 统是 由 Ⅳ 个 独 立 元 件 或 独 立
性 ，以此 消 除造成 网络可 靠性 下 降 的各种 故 障 和 拥 塞 ， 高通信 网络运 行质 量 ， 好地 满足 电网生 提 更 产 和 管理对 电力通信 的需 卜 。 智能 电 网需要 通 信 系统 为支 撑完 成其 重要 职 责［ ］ １８ １ ］ 以 ， 究 电力通 信 网可 靠性 模 型及 其在 － 。所 研
系统 的 失效 。系统 寿命 为第 １ 出现故 障 的元件 个 或任 务 功能模 块 的寿命 。实 际系统 中的 １ ０单 电 ＋
源设 备 属于该 类 型 。
设 ， （ ≤ｉ １ ≤” 分别 为 第 ｉ 节 点 能够 正 个 常工 作 、 ｉ 模块 能够 正常 工作 的概 率 。每个 子 第 个
１ 电力通 信 网 可 靠 性模 型
电力通 信 网按 照其 组成 和 结构 ，经过 数学 抽 象 构建 可靠 性模 型 。该 模 型依 据 可靠 性逻 辑关 系
模块 正 常工作 的概 率表 示 为 ：
Ｐ ） ｒ， １ ≤ｋ （ ＝ｉ （ ≤ｉ ） （） １
系 统 Ｓ的可 靠性 为 ：
．２ ． ３
电力通信 网可靠性模 型及仿真
李 杰 ， 纲 ， 希 ， 新 ， 晗祺 ， 子 岩 李 陈 苗 赵 赵
（． 东 电 网公 司 ， 东 广 州 ５ ０ ０ ；． 国 电 力科 学 研 究 院 ， １ 广 广 １６ ０ ２中 北京 １０ ９ ；． 汉 大 学 ， 北 武 汉 ４ ０７ ０ １２ ３武 湖 ３０２
性 评估 仿真 软件 ， 用此 软件 实现 对整 个广 东电力通 信 网的 可靠性 状 况评估 分析 。 并
关键 词 ： 能 电网 ； 智 电力通 信 网 ； 靠性模 型 ； 靠性评 估 算 法 ； 靠性状 况评 估软 件 可 可 可
中图 分 类 号 ： Ｍ７ ２ Ｔ ３ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ５ ７ ４ （ ０ ２ ０ — ０ ３ ０ １０ — ６ １２ １ ）１０ ２— ５