[发明专利]基于通信链路多种状态计算IEC61850通信系统失效率的方法

说明书

基于通信链路多种状态计算IEC61850通信系统失效率的方法，创新点在于形成通信系统故障状态空间和提出通信系统状态序列类的概念。所述方法包括步骤：A计算单条通信链路的最大允许连续数据集丢失数量；B定义单条通信链路的状态，计算通信链路的状态数量；C计算通信系统故障状态空间数量r，并将状态G(1)~G(r)对应于具体链路状态，且规定通信系统各链路都正常的状态记为G(1)；D计算通信系统状态一步转移概率矩阵P⁽¹⁾；E按照首次出现系统传送有效的时刻特征对通信系统状态分类；F计算各状态序列类的概率；G计算通信系统规定时间内的失效率。本发明所述方法能够对通信系统有效性简化计算，实现容易，精度高。

技术领域

本发明涉及电力系统通信及系统可靠性计算技术领域，特别是涉及IEC61850通信系统领域的可靠性计算方法，属IEC61850通信系统可靠性领域。

背景技术

为了适应智能变电站的建设，智能电子设备在变电站得到大规模应用。智能化一次设备可以实现状态信息的数字化采集和网络传输，从而建立基于IEC 61850的统一通信系统和通信平台。IEC 61850通信系统的状态监测是变电站中智能一次设备的核心组成部分，IEC61850的通信系统是一个分布式实时系统，其功能需要多个IED通过交换信息共同协作，并在规定时间内完成功能。对IEC61850信息系统可靠性的计算，涉及到信息系统在规定时间内是否顺利完成特定功能，其计算和评估方法在当前阶段研究较少。

IEC61850信息系统可靠性，是指对特定功能在规定时间内完成的可能性的考察。针对此思想，有研究者提出了基于离散时间马尔科夫链的可靠性评估方法。此类方法的基本思想如下：（1）以IED为顶点或通信链路为基本单元构成通信系统，根据失效的基本单元不同，列举出所有的通信系统状态（包括正常和故障状态）；（2）根据各基本单元的失效率经验数据，可计算出各通信系统状态之间的概率转移矩阵；（3）再以概率转移矩阵为基础，计算出在规定的时间内仍处于正常状态的概率，即可得到通信系统在规定时间内的可用性。

由上可知，此类方法计算结果的合理性，取决于各基本单元失效率的确定是否合理。在已提出的方法中，相关的失效率数据一般取自于二次设备厂商的维护数据。

这样的失效率数据选取方法，对于通信链路失效率的确定可能存在一定问题。因为维护数据所给出的失效率，对应的都是不可修复故障。而实际上，通信链路在传输两逻辑节点间的数据集时，发生的故障是多种多样的。既有不可修复的故障，也有随机发生的零散数据集丢失（协议、缓存等原因）。而当后者发生时，IEC61850通信系统仍有可能在规定时间完成特定功能（当零散数据集丢失情况不严重时）。

因此，通信链路的故障情况应该是多样的。在形成通信系统故障状态空间时，应充分考虑这一因素。

发明内容

鉴于以上情况，本专利在基于离散时间马尔科夫链的可靠性计算方法的基础上，提出了一种充分考虑通信链路各种故障状态的IEC61850通信系统失效率计算方法。本发明定义了通信链路的各种状态，在链路状态的基础上构成通信系统的状态空间，通过构成通信系统的各链路的状态空间结构，即可形成通信系统状态变化的转移概率矩阵；其次，本发明提出了通信系统状态序列类的概念，将庞大的状态转换数量分为较少的几类，每一类状态序列对应一个通信系统有效的序列集合，可更简化的计算在规定时间内的通信系统失效率，使得本发明涉及的方法对于状态空间较大的情景仍能够有很好的通用性。

由于本技术方案的改进主要体现在对通信链路失效率的确定，因而在计算系统的失效率时，为计算简便，认为各IED不发生硬件失效。

为实现此目的，本专利采用的技术方案如下。