基于故障树的电力通信网络拓扑可靠性分析

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1、基于故障树的电力通信网络拓扑可靠性分析林智鹏江苏大学电气信息工程学院电力通信网络的拓扑对系统可靠性有较大的影响。文屮同时考虑通信设备和通信链路的有效度，应用故障树的方法分析通信网络拓扑的可靠性，并且在分析过程考虑了通信链路失效事件的相关性。结果表明考虑通信链路的有效度后，相对于只考虑通信设备的有效度，不同网络拓扑的可靠性有了明显的区别。此外，文中基于考虑或者不考虑通信链路失效事件的相关性，对网络拓扑可靠性造成的影响进行Y对比分析。关键词：网络拓扑;故障树;IEC61850;基金：新能源电力系统国家重点实验室项目(LAPS16020)Reli

2、abilityanalysisofpowercommunicationnetworktopologybasedonfaulttreeLINZhi-pengCHENWen-ganSchoolofElectricalandInformationEngineering，JiangsuUniversity;Abstract：Thetopologyofcommunicationnetworkhassignificantinfluenceonsystemreliability.Inthispaper，basedonfaulttreemethodolog

3、y,thereliabilityofthecommunicationnetworktopologyisanalyzedbyconsideringthevalidityofthecommunicationequipmentandthecommunicationlink.Andthecorrelationofthecommunicationlinkfailureeventisalsoconsideredintheanalysisprocess.Theresultsshowthatafterconsideringthevalidityofthec

4、ommunicationlink,thereliabilityofnetworktopologiesareobviouslydifferentfromthatofconsideringonlythevalidityofthecommunicationequipment.Tnaddition,italsocomparesthereliabilityofnetworktopologyonwhetherornotthecorrelationofcommunicationlinkfailureeventsisconsidered.Keyword：n

5、etworktopology;faulttree;IEC61850;IEC61850标准是一个国际通用电力通信标准，定义丫变电站自动化系统（SAS，SubstationAutomationSystem）网络的统一、标准化的信息交互模型，搭建了变电站一体化信息平台，为智能电网提供可靠、准确、实时、安全的信息111，IEC61850标准是一个面向未来的标准。SAS通信网络的拓扑结构对于信息传输的可靠性冇着直接的影响。一般而言，SAS网络的拓扑结构有以下几种：总线型、星型、环型、星环型等。文献［2］指出总线型拓扑便丁扩充新节点，但是对总链路的性能

6、耍求较高;星型拓扑通信时延较短,但是单条线路利用率较低、中央节点工作负荷较重;环型拓扑具有冗余性，链路长度远小于星型拓扑，但是扩充新节点或删除己有节点都会影响正常通信。当前基于故障树的电力通信网络拓扑可靠性研究中，通常假定故障树的各基本事件相互独立［3-6］,虽然简化了计算，但是实际上某些事件之间并非相互独立,而是相关事件。如果按照独立事件进行分析计算，分析结果有可能存在一定误差,而且误差的大小与基本事件的数量和发生概率存在一定的关系，此外，不少研宄没有同时考虑通信设备和链路的失效度在不同的网络拓扑下对于系统整体可靠性的影响［3,7-8］，

7、而它们是分析对比不同网络拓扑的可靠性的一个重要因素。针对这些问题，本文采用故障树的方法分析电力通信网络拓扑的可靠性，同时考虑通信设备和通信链路对系统的可靠性影响因素，从耍求所有过程层交换机均能和站控层交换机完成通信的角度，分析了通信链路相关事件的失效概率。以IEC61850标准的D2-1智能变电站为原型，分别按照总线型、环型、星型、星环型网络拓扑连接的情况，分析D2-1智能变电站的各种网络拓扑的可靠性，并且设置两组对比：（1）将间隔层通信链路失效事件的底事件视为独立事件或者视力相关事件对系统可靠性的影响；（2）是否考虑通信链路失效度对系统可

8、靠性的影响。1典型的SAS的D2-1变电站IEC61850标准将SAS分为站控层、间隔层和过程层三个层次。根据IEC61850标准，本文使用典型D2-1变电站作为研宄电力通信系统