数字保护装置及电力通信网络可靠性研究

摘要

本论文首次对电力二次系统的部分环节进行可靠性研究,主要是对数字保护软件可靠性、数字保护装置可靠性以及电力通信网络可靠性进行分析.软件可靠性研究相对硬件可靠性研究起步晚,许多概念和方法多可借助于硬件可靠性理论.但由于软件与硬件的失效方式存在截然不同的原因,因此软件可靠性多采用软件可靠性模型进行评估.其中最常见的一类模型是软件可靠性预计模型,这类模型的最大特点是模型的建立需要大量的错误数据.这对数字保护软件来讲,很难获得.基于此,本文考虑了软件模块特征,采用半马尔科夫链,提出了基于软件模块的半马尔科夫模型.该模型可以对数字保护软件可靠性进行定量分析,方法简单,对软件开发期和使用期可同时使用,具有一定的工程意义.随后,本文又分析了软件模块具体结构与软件可靠性的关系,将模型改进为基于软件模块结构的半马尔科夫模型.该模型除了含有前一模型的特点之外,对具有复杂结构的软件或具有并行处理能力的系统,都能进行软件可靠性分析,适用性更广.对数字保护装置可靠性分析中采用的是硬-软件综合系统可靠性模型:对硬件和软件可靠性分别采取状态分析法和基于软件模块结构的半马尔科夫模型,然后再进行综合可靠性分析.该方法能够避免引入软件失效率的困难,实用性较高.新一代的SCADA/EMS调度自动化主站系统主要是分布式树形网络,借助于通信网络中的图论方法可对其可靠性进行分析.该可靠性分析方法对我国电力通信网络可靠性研究具有一定通用性,可为今后的进一步研究打下基础.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2软件可靠性

1.2.1软件可靠性研究的意义

1.2.2软件可靠性模型

1.3数字终端设备整体可靠性

1.3.1硬—软件综合可靠性分析方法和模型

1.3.2硬—软件综合可靠性模型建立存在的问题

1.4电力通信网络可靠性

1.4.1我国电力通信网络的现状

1.4.2电力通信系统可靠性研究的重要性

1.4.3电力通信系统可靠性的内容

1.4.4通信网络的可靠性评价模型与方法

1.5本文主要工作

第二章软件可靠性及其可靠性预计模型研究

2.1软件可靠性概念

2.2软件可靠性指标

2.3硬件可靠性和软件可靠性的区别

2.4软件可靠性预计模型

2.4.1 Jelinski-Moranda模型

2.4.2非均匀泊松过程(NHPP)模型

2.4.3 Musa的基本执行时间模型

2.4.4贝叶斯模型

2.4.5其它模型

2.4.6模型小结

2.5本章小结

第三章数字保护软件可靠性分析

3.1数字保护软件及其可靠性特点

3.1.1数字保护软件特点

3.1.2数字保护软件可靠性特点

3.2吸收马尔可夫链(Markov chain)[30.31]

3.3软件模块(modular)固有可靠性特征的预计方法[15]

3.4数字保护软件可靠性模型及其分析

3.4.1模型假设

3.4.2基于软件模块的半马尔科夫模型

3.5算例分析

3.5.1性能分析

3.5.2可靠性分析

3.5.3灵敏性分析

3.5.4模型分析

3.6本章小结

第四章基于软件模块结构的半马尔科夫模型

4.1软件模块结构(Architecture)分析

4.1.1串行结构及其可靠性计算

4.1.2并行结构及其可靠性计算

4.1.3容错结构及其可靠性计算

4.1.4指令跳转结构及其可靠性计算

4.2基于软件模块结构的半马尔科夫模型

4.2.1模型假设

4.2.2数字保护软件可靠性预计

4.3算例分析

4.3.1软件模块结构分析

4.3.2可靠性分析

4.3.3性能分析

4.3.4灵敏性分析

4.4模型结论

4.5本章小结

第五章数字保护装置综合可靠性理论分析

5.1微机保护和传统保护的区别

5.2数字保护可靠性指标

5.2.1保护误动失效率和拒动失效率

5.2.2保护可用度

5.3 Soistman-Ragsdalo模型[15]

5.4数字保护的可靠性模型

5.4.1数字保护硬件可靠性

5.4.2数字保护装置整体可靠性

5.5本章小结

第六章电力通信网络可靠性研究

6.1通信网络基本组成

6.2通信网络可靠性研究

6.2.1通信网络的可靠性定义

6.2.2通信网络的可靠性研究内容

6.2.3通信网络的可靠性指标

6.3电力通信网络可靠性研究方法

6.3.1调度自动化主站系统结构

6.3.2调度自动化主站系统拓朴结构

6.3.3调度自动化主站系统可靠性分析

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢