一种电力广域通信系统可靠性评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电力广域通信系统可靠性评估方法，该方法包括：分别建立系统中各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型，初始化系统运行状态，利用系统网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率，如果当前信息量接收率大于等于预设阈值，则累计可靠持续时间及正常运行次数，否则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，更新系统运行状态及模拟时间，如果更新后的模拟时间大于预设的观测总时长，则计算系统的可靠性指标，否则重复执行确定当前信息量接收率的步骤。这样，可以对电力广域通信系统的可靠性进行准确描述和有效的定量评估。本发明专利技术还公开了一种电力广域通信系统可靠性评估装置，具有相应技术效果。

A method and device for reliability evaluation of power wide area communication system

The invention discloses an evaluation method for power system wide area communication reliability, the method includes: polymorphism information were established and physical coupled Markov chain model of each network element in the system, the running state of system initialization, system using network flow linear programming model to determine the information terminal current information receiving rate, if the current rate is greater than the amount of information received is equal to the preset threshold, the cumulative duration of reliable and normal operation times, otherwise the cumulative failure duration, failure number and flow vacancy value, update the system running state and the simulation time, if the total length of the observation simulation time after the update is greater than the preset, the calculation of system reliability index, or repeated to determine the current rate of receiving information the amount of steps. In this way, the reliability of the power wide area communication system can be accurately described and the quantitative evaluation is effective. The invention also discloses a reliability evaluation device for the power wide area communication system, which has the corresponding technical effect.

【技术实现步骤摘要】
一种电力广域通信系统可靠性评估方法及装置
本专利技术涉及电力通信网络安全
，特别是涉及一种电力广域通信系统可靠性评估方法及装置。
技术介绍
随着科学技术的发展，信息物理融合系统(CyberPhysicalSystem，CPS)逐渐发展起来。信息物理融合系统在促进电力系统的智能化发展的同时也带来了新的挑战。高度智能化系统的全局稳定运行严重依赖于信息系统的安全与可靠。电力广域通信系统作为电力信息系统的典型实例，其对全局电力信息的处理与交互能力，将直接决定监控中心对全景系统的态势感知的能力和决策的有效性。传统的电力广域通信系统的可靠性评估方法往往侧重于单一业务流的可靠性研究或者仅考虑通信网络的组网架构的可靠性，即仅关注通信网络信息层面的信息流的可靠性或仅关注外部的物理层面通信设备的可靠性，容易导致对电力广域通信系统的可靠性无法进行准确描述和有效的定量评估。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电力广域通信系统可靠性评估方法及装置，对电力广域通信系统的可靠性进行准确描述和有效的定量评估，充分反映电力广域通信系统在物理层面和信息层面的可靠程度，增强电网设计人员对电力广域通信系统规划的可行性。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种电力广域通信系统可靠性评估方法，包括：获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数；根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型；初始化所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率；确定所述当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值；更新所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长；如果是，则计算所述电力广域通信系统的可靠性指标；否则，重复执行所述计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率的步骤。在本专利技术的一种具体实施方式中，所述获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数，包括：针对电力广域通信系统中每个网络元件，获取观测总时长T内该网络元件的历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)；根据历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)，确定该网络元件的基本参数，所述基本参数包括历史离散流量曲线D(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线Fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长T中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵Ac和物理层面的转移密度矩阵Ap。在本专利技术的一种具体实施方式中，所述根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型，包括：针对所述电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解Kolmogorov向后方程组，获得该网络元件各信息状态的概率函数Pc(t)和各物理状态的概率函数Pp(t)；将该网络元件的历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)进行耦合，确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵Ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间；根据该网络元件各信息状态的概率函数Pc(t)和各物理状态的概率函数Pp(t)，确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数Pc.p(t)，获得该网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。在本专利技术的一种具体实施方式中，通过以下步骤预先建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型：根据所述电力广域通信系统中各网络元件类型，建立六类通用节点模型，所述通用节点模型描述了信息流的传播规则及流量约束关系；根据所述通用节点模型，建立所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型。在本专利技术的一种具体实施方式中，所述累计可靠持续时间及正常运行次数，包括：将系统可靠持续时间更新为ts＝ts+g，将系统正常运行次数更新为ks＝ks+1，其中，g＝min(t1,t2,...,tM+h)，t·代表各网络元件的持续运行时间；所述累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，包括：将系统失效持续时间更新为tf＝tf+g，将系统失效次数更新为kf＝kf+1，将流量缺额值更新为Λ＝Λ+fs，其中，fs为流量缺额。在本专利技术的一种具体实施方式中，所述计算所述电力广域通信系统的可靠性指标，包括：根据以下公式计算所述电力广域通信系统的平均故障时间MTTF：根据以下公式计算所述电力广域通信系统的平均修复时间MTTR：根据以下公式计算所述电力广域通信系统的可靠度Asys：根据以下公式计算所述电力广域通信系统故障期间平均流量缺额MFSTR：其中，ω为节点复制转发过程中产生的流量，χ为信息源设备需要发送的信息量，Ψ为当前网络状态下，监控中心所能获取的极限流量，d为保证监控中心可靠工作的信息接受率下限。一种电力广域通信系统可靠性评估装置，包括：基本参数获得模块，用于获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数；模型建立模块，用于根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型；初始化模块，用于初始化所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；接收率确定模块，用于计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率；累计模块，用于确定所述当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值；更新模块，用于更新所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；判断模块，用于确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长；如果是，则触发可靠性指标计算模块，否则，触发所述接收率确定模块；所述可靠性指标确定模块，用于计算所述电力广域通信系统的可靠性指标。在本专利技术的一种具体实施方式中，所述基本参数获得模块，具体用于：针对电力广域通信系统中每个网络元件，获取观测总时长T内该网络元件的历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)；根据历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)，确定该网络元件的基本参数，所述基本参数包括历史离散流量曲线D(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线Fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长T中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵Ac和物理层面的转移密度矩阵Ap。在本专利技术的一种具体实施方式中，所述模型建立模块，具体用于：针对所述电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解Kolmogorov向后方程组，获得该网络元件各信息状态的概率函数Pc(t)和各物理状态的概率函数Pp(t)；将该网络元件的历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)进行耦合，确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵Ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间；根据该网络元件各信息状态的概率函数Pc(t)和各物理状态的概率函数Pp(t)，确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数Pc.p(t)，获得该网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力广域通信系统可靠性评估方法，其特征在于，包括：获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数；根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型；初始化所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率；确定所述当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值；更新所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长；如果是，则计算所述电力广域通信系统的可靠性指标；否则，重复执行所述计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种电力广域通信系统可靠性评估方法，其特征在于，包括：获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数；根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型；初始化所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率；确定所述当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值；更新所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长；如果是，则计算所述电力广域通信系统的可靠性指标；否则，重复执行所述计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率的步骤。2.根据权利要求1所述的电力广域通信系统可靠性评估方法，其特征在于，所述获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数，包括：针对电力广域通信系统中每个网络元件，获取观测总时长T内该网络元件的历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)；根据历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)，确定该网络元件的基本参数，所述基本参数包括历史离散流量曲线D(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线Fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长T中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵Ac和物理层面的转移密度矩阵Ap。3.根据权利要求2所述的电力广域通信系统可靠性评估方法，其特征在于，所述根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型，包括：针对所述电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解Kolmogorov向后方程组，获得该网络元件各信息状态的概率函数Pc(t)和各物理状态的概率函数Pp(t)；将该网络元件的历史离散流量曲线D(t)和检修运行时序曲线Fp(t)进行耦合，确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵Ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间；根据该网络元件各信息状态的概率函数Pc(t)和各物理状态的概率函数Pp(t)，确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数Pc.p(t)，获得该网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。4.根据权利要求1至3任一项所述的电力广域通信系统可靠性评估方法，其特征在于，通过以下步骤预先建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型：根据所述电力广域通信系统中各网络元件类型，建立六类通用节点模型，所述通用节点模型描述了信息流的传播规则及流量约束关系；根据所述通用节点模型，建立所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型。5.根据权利要求4所述的电力广域通信系统可靠性评估方法，其特征在于，所述累计可靠持续时间及正常运行次数，包括：将系统可靠持续时间更新为ts＝ts+g，将系统正常运行次数更新为ks＝ks+1，其中，g＝min(t1,t2,...,tM+h)，t·代表各网络元件的持续运行时间；所述累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，包括：将系统失效持续时间更新为tf＝tf+g，将系统失效次数更新为kf＝kf+1，将流量缺额值更新为Λ＝Λ+fs，其中，fs为流量缺额。6.根据权利要求4所述的电力广域通信系统可靠性评估方法，其特征在于，所述计算所述电力广域通信系统的可靠性指标，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建华，何瑞文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44