電力光傳輸網(wǎng)可靠性評估方法研究

李明洋 張利軍

【摘要】 本文旨在對電力光傳輸網(wǎng)進(jìn)行評估，以電力光傳輸網(wǎng)可靠性為重點(diǎn)。在電力通信光傳輸網(wǎng)評估模型中，評價(jià)指標(biāo)的選取以及評價(jià)算法的研究將直接影響評價(jià)結(jié)果。本文選取節(jié)點(diǎn)設(shè)備以及傳輸光纜兩方面的可靠性指標(biāo)，通過模糊綜合評價(jià)方法 對指標(biāo)進(jìn)處理，經(jīng)過實(shí)例分析，得出算法的可行性。

【關(guān)鍵詞】 電力光傳輸網(wǎng) 可靠性 糊評價(jià)

一、引言

電力通信光傳輸網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，以確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在現(xiàn)代電網(wǎng)中，電力通信光傳輸網(wǎng)扮演著越來越重要的角色。隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，信息技術(shù)不斷的滲透到電力行業(yè)建設(shè)中，信息網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)之間相互結(jié)合的趨勢越來越明顯[1]。

同時(shí)由于電網(wǎng)建設(shè)不斷的發(fā)展，電力通信光傳輸網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不斷增加，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變的更加復(fù)雜，各類業(yè)務(wù)的接入需求也在逐年增加。電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行越來越依賴電力通信光傳輸網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)的建設(shè)也越來越依賴電力通信光傳輸網(wǎng)[2]。所以對電力通信光傳輸網(wǎng)進(jìn)行綜合性的評估，是勢在必行的。

通過對電力通信網(wǎng)可靠性的研究來提高電力通信網(wǎng)的可靠運(yùn)行，同時(shí)能夠更好的服務(wù)于電力系統(tǒng)，確保電力網(wǎng)絡(luò)的安全可靠。國內(nèi)外研究人員對電力通信光傳輸網(wǎng)的評估已經(jīng)進(jìn)行了多年的研究，并取得了一定的研究成果。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)追求更高的自動化水平，從而使得電力光通信在電力系統(tǒng)中的作用越來越大。本文從可靠性為切入點(diǎn)，選取光傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)，同時(shí)本文運(yùn)用模糊綜合評價(jià)算法對可靠性指標(biāo)進(jìn)行處理，得出電力光傳輸網(wǎng)可靠性量化值。

二 指標(biāo)體系建立

本文旨在對電力光傳輸網(wǎng)可靠性進(jìn)行評估，從可靠性方面招手選取指標(biāo)。

2.1 指標(biāo)選取原則

（1）系統(tǒng)全面性原則：設(shè)計(jì)的指標(biāo)應(yīng)該盡可能的反映電力光傳輸網(wǎng)的可靠性；

（2）指標(biāo)獨(dú)立性原則：設(shè)計(jì)的指標(biāo)之間應(yīng)該避免重復(fù)，相互獨(dú)立。

（3）靈活可操作性原則：設(shè)計(jì)的指標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠很容易的獲得和分析。

2.2 模型建立

電力光傳輸網(wǎng)中各部件的故障運(yùn)行是影響可靠性的主要因素。本文主要從電力光傳輸網(wǎng)的設(shè)備和光纜角度對電力光傳輸網(wǎng)可靠性進(jìn)行評價(jià)。 通過進(jìn)一步分析，評價(jià)模型由三層體系組成，目標(biāo)層為電力光傳輸網(wǎng)可靠性，準(zhǔn)則層為站點(diǎn)設(shè)備可靠性和傳輸光纜可靠性。如圖1指標(biāo)遞階層次結(jié)構(gòu)模型所示。其中U為電力光傳輸網(wǎng)可靠性評價(jià)指標(biāo)，U1、U2分別是站點(diǎn)設(shè)備可靠性以及傳輸光纜可靠性。

本文選取了兩個(gè)方面的指標(biāo)作為準(zhǔn)則層，分別是站點(diǎn)設(shè)備和傳輸光纜。主要通過光設(shè)備可用性、光設(shè)備成環(huán)率、光設(shè)備雙備率、光設(shè)備冗余度、百臺光設(shè)備缺陷率對站點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行評估；通過復(fù)合光纜占比、百公里光纜故障率、高負(fù)載光纜比例對傳輸光纜進(jìn)行評估。

2.2.1 站點(diǎn)設(shè)備

（1）光設(shè)備可用性 U11

光設(shè)備可用性指的是光設(shè)備在任意時(shí)刻可以完成功能的能力，可以用平均無故障時(shí)間（MTBF）以及平均故障修復(fù)時(shí)間（MTTR）來表示11=MTBF/（）UMTBFMTTR+。

（2）光設(shè)備成環(huán)率U12

光設(shè)備成環(huán)率指的是在環(huán)上的節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)量與總的節(jié)點(diǎn)設(shè)備數(shù)量的比值，為了統(tǒng)計(jì)光傳輸網(wǎng)節(jié)點(diǎn)成環(huán)保護(hù)情況；

（3）光設(shè)備雙備率U13

光設(shè)備雙備率指的是有備份設(shè)備的數(shù)量與總設(shè)備數(shù)量的比值，對實(shí)現(xiàn)雙重化的節(jié)點(diǎn)傳輸設(shè)備進(jìn)行量化評價(jià)；

（4）光設(shè)備冗余度U14

光設(shè)備冗余度指的是網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)冗余的設(shè)備數(shù)與總設(shè)備數(shù)的比值。

（5）百臺光設(shè)備缺陷率U15

百臺光設(shè)備缺陷率指的是每百臺光設(shè)備發(fā)生各類缺陷的次數(shù)與總設(shè)備的比值，對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行量化評價(jià)。

2.2.2 傳輸光纜

（1）復(fù)合光纜占比U21

復(fù)合光纜占比指的是使用復(fù)合光纜的里程數(shù)與所有使用光纜的比值；

（2）百公里光纜故障率U22

百公里光纜故障率可以用每百公里光纜發(fā)生故障發(fā)生的次數(shù)與總光纜的比值。

（3）高負(fù)載光纜比例U23

當(dāng)光纜纖芯使用率超過75%就可以認(rèn)為是高負(fù)載光纜，高負(fù)載光纜比例指的是纖芯使用超過75%的光纜里程數(shù)與總里程數(shù)的比值。

可靠性評估指標(biāo)如表1所示，主要有準(zhǔn)則層、指標(biāo)層、指標(biāo)代碼、計(jì)量單位以及指標(biāo)屬性組成。其中指標(biāo)屬性它表示的是指標(biāo)變動對評價(jià)結(jié)果的影響?！?”表示有利影響，指標(biāo)變化方向和綜合評價(jià)結(jié)果的方向是一致的；“-”表示有弊影響，指標(biāo)變化方向和綜合評價(jià)結(jié)果的方向是相反的[6]。

三、算例分析

本文采用模糊綜合評價(jià)算法對指標(biāo)進(jìn)行處理，從而達(dá)到對電力光傳輸網(wǎng)的可靠性評估。模糊評價(jià)算法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評標(biāo)方法，它是模糊數(shù)學(xué)的一個(gè)重要研究成果，它在很多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。

它把難以評價(jià)的定性評價(jià)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為容易量化的定量評價(jià)，是一種使用模糊數(shù)學(xué)把受到多種因素和指標(biāo)影響的對象或者事物做一個(gè)定量的評價(jià)。它的結(jié)果比較清晰，系統(tǒng)性非常強(qiáng)。

選取三個(gè)地市作為研究對象，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，驗(yàn)證了算法的可行性。

1）通過層次分析法確定權(quán)重W。

3）計(jì)算模糊關(guān)系矩陣R，R體現(xiàn)了指標(biāo)體系U 與評語等級V之間的關(guān)系，矩陣R中的元素rij體現(xiàn)了指標(biāo)體系中的第i個(gè)元素對應(yīng)到評語等級V中的第j個(gè)等級的一個(gè)隸屬程度。根據(jù)10位專家給出的評價(jià)數(shù)據(jù)，按照模糊評價(jià)矩陣的建立原則，我們得出A市、B市、C市模糊關(guān)系矩陣如下圖2所示。分別為矩陣R1，R2，R3。

從計(jì)算結(jié)果可以得出，可靠性A市表現(xiàn)的更加優(yōu)秀，B市變現(xiàn)相對較差，總體來說表現(xiàn)都在0.9分左右，表現(xiàn)都比較優(yōu)秀。證明了算法的可行性。

四、總結(jié)

通過對電力通信網(wǎng)可靠性的研究來提高電力通信網(wǎng)的可靠運(yùn)行，同時(shí)能夠更好的服務(wù)于電力系統(tǒng)，確保電力網(wǎng)絡(luò)的安全可靠。對電網(wǎng)以及電力通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有一定的促進(jìn)意義。本文從可靠性的兩個(gè)方面，節(jié)點(diǎn)設(shè)備以及傳輸光纜出發(fā)選取評價(jià)指標(biāo)，采用模糊數(shù)學(xué)中的模糊評價(jià)發(fā)對指標(biāo)進(jìn)行處理，評價(jià)結(jié)果具有較高的可信度。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]許雪燕. 模糊綜合評價(jià)模型的研究及應(yīng)用 [D]. 西南石油大學(xué)， 2011 （6）.

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