电力通信网可靠性评价体系与分析

【摘要】本文通过提出完善的电力通信网可靠性管理方法、有效的可靠性评估手段、网络可靠性设计与优化方案的提出，从而探讨进一步增强电力通信网的安全性，提高电力通信网的整体性能的评价体系。

1.电力通信网可靠性评价体系研究背景及意义

2009年国家电网公布了“智能电网”的发展计划，并初步披露了其建设时间表。在智能电网中，电力通信网扮演着极其重要的角色。电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段，是电力系统的重要基础设施。电力通信网的运行稳定与否，关系这国计民生，因此提高电力通信网的通信质量、增加电力通信网的可靠性是国家电网公司对电力通信网提出的一贯要求。

电力通信网可靠性是指电力通信系统按可接受的通信服务质量标准和业务需求，不间断的向电力系统提供通信连接的能力的量度。

提高网络可靠性不仅要体现在通信网的可靠性规划、可靠性设计、可靠性施工建设的全过程，更要体现在通信网投入运行后的可靠性运行维护中。通常，电力系统通信网在设计阶段，网络拓扑结构的可靠性能够在一定程度上贯彻通信网可靠性设计要求，但通信网投入运行之后，可靠性管理的手段相对匮乏，并且由于自然、人为或设备线路老化等原因，通信网可靠性下降，难以满足电力通信网可靠性的要求，因此，电力系统应更注重通信网运行可靠性的管理和评价。通过建立健全的可靠性管理和评估体系，发现当前通信网中存在的可靠性问题，通过采取措施，提高电力通信网的可靠性，这样才能满足电力通信网的飞速发展和电力系统对电力通信网可靠性的要求。

可靠性评价是可靠性管理的基础，因而评价指标体系的构建是否科学，直接影响到评价结果的优劣。构建电力通信网可靠性评价指标体系和进行可靠性综合评价的重要意义在于：

（1）电力通信网可靠性研究工作正处于起步，可靠性评价指标体系的研究工作目前尚处于空白。本项目力求针对电力通信网的业务特点和要求，综合考虑影响电力通信网可靠性的指标因素，以电力通信网的运行维护为侧重点，将通信网的规划管理、通信支撑网的建设管理、通信设备和网络的运行和维护管理等因素综合考虑在可靠性评价中，为电力通信网的规划、建设、运行和维护工作提供一个合理合法、明确统一的依据。

（2）评价指标体系可以指导可靠性管理、统一评价标准，最终达到信息标准化和信息共享，为电力通信可靠性管理和评价有效地服务。可靠性评价系统软件能够为电力通信专网可靠性的量化评估提供一个科学、合理、有效和具有良好可操作性的标准和工具，为运行的电力通信网可靠性水平进行比较提供依据。

2.电力通信网可靠性指标体系的分层

对通信网而言，可靠性和安全性是两个不同的概念，但存在较强的内在联系，特别是在研究网络安全风险评估中，绝大多数研究方法都是建立在可靠性研究理论的基础上。因此，在进行网络可靠性研究中，有必要借鉴标准的网络安全体系框架的建模思想，建立更适合于可靠性研究的网络分层。显然，X.805的端到端通信系统安全体系框架最有借鉴价值。

X.805的安全体系框架是针对通信安全而设计的，适用于通信网的安全分析和安全风险评估。若将其作为通信网可靠性分层体系，则还需要进行调整。X.805体系中将网络划分为3个安全层面，自顶向下分别是应用层、业务层和设施层，旨在全面描述数据信息的安全性。

在网络可靠性分析中，应用层的数据信息一般不作为考虑重点，或者说不涉及应用层的数据可靠性问题，因此，在可靠性分层中，应用层可以省略掉。此外，X.805体系没有考虑网络层的信息，而在可靠性研究中网络层是非常重要的内容，所以，可靠性分层应该增加网络层。另一个值得关注的问题是人的因素对网络可靠性的影响。随着网络复杂度的提高，人为因素对网络可靠性的影响越来越明显，例如，人为破坏可能导致光纤和通信设施的故障率提高;员工的误操作，可以通过网管系统导致系统节点配置失效，正常业务不能连续性工作，降低业务的可靠性;维护人员的业务水平低下，导致设备失效后修复时间过长，停运时间加长，网络的有效性降低。种种现象说明，人为因素在可靠性分析中占有重要位置，因此在进行可靠性分层时，应该加入人为因素的影响。全面衡量各方面问题，本项目将通信网的可靠性分层为图1的形式。

图1 可靠性分层

在图1中，通信网可靠性被分为3层，分别是业务层、网络层和设施层。业务层表示网络提供的各种业务的可靠性或有效性，如果网络是SDH光传输网，那么，基本业务单位就是2M。网络层表示网络的拓扑结构，SDH光传输网的拓扑结构多为环形，或者是网状结构。这些结构的抗毁性和生存性代表了网络层的可靠性。但是，当网络规模较小，拓扑结构较简单时，分析抗毁性是没有意义的，所以，在电力通信网可靠性研究中，网络层的意义是可以清楚描述业务在网络中的分布情况，可以进一步确定业务的可靠性。设施层表示基本网络单元，在SDH光传输网中，基本网络单元就是光纤和通信设备。在这一层面，各种网络设施可以被视为彼此独立的部件，利用部件可靠性表示网络设施。

网络管理及支撑系统是通信网的重要支撑系统。网络管理系统不仅对网络设备具有强大的管理能力，对网络和业务也有较强的控制作用;通信电源系统和同步时钟系统是通信网络设备的正常工作以及通信业务的正常运行的必要保障。因此，网络管理系统可以影响3种层次的可靠性。网络管理系统具有故障管理功能，这种功能可以及时发现故障、定位故障和诊断故障，并向运行人员及时告警，这样可以显著缩短设备和系统的停运时间，提高设备和系统的有效性。网管系统的性能管理功能可以对网络性能的变化趋势进行分析预测，给出网络性能劣化的预警信息，维修人员可以预防性地进行检修，降低网络和设备的失效概率。配置管理是实现网络业务指配自动化的先决条件，运行人员利用配置管理功能可以在短时间内开通多条业务，提高工作效率。但是，运行人员的误操作也会导致业务的重大损失。所以，从各种管理功能上看，网络管理系统对网络的可靠性具有很强的影响。

维护运行管理是网络可靠性的重要影响因素之一。网络运行部门管理规范、责任明确可以显著降低通信设备的故障率，提高网络整体的可靠性。维护水平的提高，可以显著降低网络的停运时间，提高网络的有效性。所以，维护运行应该作为一个重要的可靠性影响因素加以考虑，并涉及业务、网络和设施3个层面。

网络运行环境是网络可靠性的另一个重要影响因素。网络运行环境包括光缆敷设方式、自然条件的变化、机房环境等。网络环境直接影响网络设施的故障率， 影响通信网的可靠性。

比较而言，图1给出的可靠性分层是一个全面的、整体的可靠性研究模型，在网络可靠性评价中具有重要意义。

3.电力通信网可靠性分析结论

归纳起来，通信网可靠性影响因素主要有8种。分别是：（1）通信网的拓扑结构; （2）通信网的构成部件;（3）通信网的控制软件;（4）通信网的故障诊断能力;（5）通信网的故障恢复能力;（6）用户对网络业务的性能需求;（7）通信网络环境;（8）其他因素。

通信网的用途不同，可靠性因素重点考虑的方面也不同。本项目重点研究电力通信网的可靠性，所以，重点考虑电力系统应用环境下的可靠性影响因素。为了促进电网调度系统的安全管理，国家电网公司于2009年颁布了《电网调度系统安全生产保证能力评估（网、省调部分）》（简称《评估》）和《电网调度系统安全性评价（省会、副省级城市地调部分）》。该评价标准是一个衡量评价调度系统安全性的可操作方法。利用该标准可以检查调度系统的安全状况，发现薄弱环节和事故隐患，及时采取有效措施，提高安全管理工作的针对性。该标准共涉及电力调度的7个安全方面，其中包括电力通信。尽管该标准是针对安全性制定的，但是，相关内容对评价电力通信网的可靠性具有参考价值，可以作为电力通信网可靠性因素分析的主要依据。

通信部分评价条款主要涉及通信网结构配置、运行管理、运行分析、通信设施建设及培训管理、通信专业管理、电子化管理等几个方面，重点对系统配置情况、运行管理及运行水平进行评价，侧重于通信网络和运行维护。鉴于继电保护对电网安全的重要作用，对复用继电保护通信设备的供电电源和通道提出了具体要求。

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