[發明專利]基于通信鏈路多種狀態計算IEC61850通信系統失效率的方法

有效

• 申請號: 201610840108.0
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN107872328B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 曹昉;陸俊;劉柱;韋磊;蔡悅;劉暢;王子豪;李欣寧
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網信息通信產業集團有限公司;國網江蘇省電力公司南京供電公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;G06N7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于通信鏈路多種狀態計算IEC61850通信系統失效率的方法，創新點在于形成通信系統故障狀態空間和提出通信系統狀態序列類的概念。所述方法包括步驟：A計算單條通信鏈路的最大允許連續數據集丟失數量；B定義單條通信鏈路的狀態，計算通信鏈路的狀態數量；C計算通信系統故障狀態空間數量r，并將狀態G(1)~G(r)對應于具體鏈路狀態，且規定通信系統各鏈路都正常的狀態記為G(1)；D計算通信系統狀態一步轉移概率矩陣P⁽¹⁾；E按照首次出現系統傳送有效的時刻特征對通信系統狀態分類；F計算各狀態序列類的概率；G計算通信系統規定時間內的失效率。本發明所述方法能夠對通信系統有效性簡化計算，實現容易，精度高。

技術領域

本發明涉及電力系統通信及系統可靠性計算技術領域，特別是涉及IEC61850通信系統領域的可靠性計算方法，屬IEC61850通信系統可靠性領域。

背景技術

為了適應智能變電站的建設，智能電子設備在變電站得到大規模應用。智能化一次設備可以實現狀態信息的數字化采集和網絡傳輸，從而建立基于IEC 61850的統一通信系統和通信平臺。IEC 61850通信系統的狀態監測是變電站中智能一次設備的核心組成部分，IEC61850的通信系統是一個分布式實時系統，其功能需要多個IED通過交換信息共同協作，并在規定時間內完成功能。對IEC61850信息系統可靠性的計算，涉及到信息系統在規定時間內是否順利完成特定功能，其計算和評估方法在當前階段研究較少。

IEC61850信息系統可靠性，是指對特定功能在規定時間內完成的可能性的考察。針對此思想，有研究者提出了基于離散時間馬爾科夫鏈的可靠性評估方法。此類方法的基本思想如下：（1）以IED為頂點或通信鏈路為基本單元構成通信系統，根據失效的基本單元不同，列舉出所有的通信系統狀態（包括正常和故障狀態）；（2）根據各基本單元的失效率經驗數據，可計算出各通信系統狀態之間的概率轉移矩陣；（3）再以概率轉移矩陣為基礎，計算出在規定的時間內仍處于正常狀態的概率，即可得到通信系統在規定時間內的可用性。

由上可知，此類方法計算結果的合理性，取決于各基本單元失效率的確定是否合理。在已提出的方法中，相關的失效率數據一般取自于二次設備廠商的維護數據。

這樣的失效率數據選取方法，對于通信鏈路失效率的確定可能存在一定問題。因為維護數據所給出的失效率，對應的都是不可修復故障。而實際上，通信鏈路在傳輸兩邏輯節點間的數據集時，發生的故障是多種多樣的。既有不可修復的故障，也有隨機發生的零散數據集丟失（協議、緩存等原因）。而當后者發生時，IEC61850通信系統仍有可能在規定時間完成特定功能（當零散數據集丟失情況不嚴重時）。

因此，通信鏈路的故障情況應該是多樣的。在形成通信系統故障狀態空間時，應充分考慮這一因素。

發明內容

鑒于以上情況，本專利在基于離散時間馬爾科夫鏈的可靠性計算方法的基礎上，提出了一種充分考慮通信鏈路各種故障狀態的IEC61850通信系統失效率計算方法。本發明定義了通信鏈路的各種狀態，在鏈路狀態的基礎上構成通信系統的狀態空間，通過構成通信系統的各鏈路的狀態空間結構，即可形成通信系統狀態變化的轉移概率矩陣；其次，本發明提出了通信系統狀態序列類的概念，將龐大的狀態轉換數量分為較少的幾類，每一類狀態序列對應一個通信系統有效的序列集合，可更簡化的計算在規定時間內的通信系統失效率，使得本發明涉及的方法對于狀態空間較大的情景仍能夠有很好的通用性。

由于本技術方案的改進主要體現在對通信鏈路失效率的確定，因而在計算系統的失效率時，為計算簡便，認為各IED不發生硬件失效。

為實現此目的，本專利采用的技術方案如下。