故障树分析法在变电站通信系统可靠性分析中的应用

故障树分析法在变电站通信系统可靠性分析中的应用
韩小涛，尹项根，张 哲
（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省 武汉市430074）
APPLICATION OF FAULT TREE ANALYSIS METHOD IN RELIABILITY ANALYSIS
OF SUBSTATION COMMUNICATION SYSTEM HAN Xiao-tao，YIN Xiang-gen，ZHANG Zhe
（School of Electrical & Electronic Eng.，Huazhong University of Sci.&Tech.，Wuhan 430074，Hubei Province，China）

摘要：随着测控技术的电子化和信息化的发展，变电站通信系统的可靠性直接关系着变电站自动化水平。故障树作为系统失效分析和预测系统故障发生概率的有力工具，可应用于变电站通信系统的可靠性分析与预测。文章介绍了故障树分析法的基本原理及其定性和定量分析方法。结合变电站通信系统的特点，建立了变电站通信系统的失效模型，采用最小割集分析法进行了定性分析，以确定影响变电站通信系统失效的主要因素，针对变电站通信系统的常见拓扑结构定量分析了其有效度，说明了不同拓扑结构对通信系统可靠性的影响。应用故障树分析法，可以提高变电站通信系统的可靠性分析水平，并可作为新建变电站通信系统可靠性分析的理论依据。
关键词：故障树分析法；可靠性；变电站通信系统；最小割集分析；网络拓扑;FTA
1 引言
随着微机技术和智能电子设备（Intelligent Electronic Device，IED）的迅速发展，微机保护装置、微机故障录波装置、电子式互感器和智能电能
测量装置等在变电站系统内得到了大量使用[1]。由于智能设备的应用，大量的变电站运行、状态和控制信息需要传送。因而负责传送这些信息的通信系统的性能便成为进一步提高变电站自动化水平的关键因素。对通信系统的研究除了研究其传输介质、通信速度、拓扑结构和服务品质外，对通信系统可靠性的研究也是一个重要方面。
以往对可靠性的研究主要集中在输电网、配电网自身的可靠性建模和分析算法的研究上[2~4]，或对不同的电网连接方式进行供电可靠性的研究[5]。随着智能设备性能的提高，通信系统的可靠性将直接影响变电站运行的可靠性，也关系着整个电网运行的可靠性。
故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）由美国贝尔电话实验室的H.A.Walson 首先提出，它是一种系统可靠性分析方法。利用故障树可以寻找潜在故障或进行故障诊断，还可以进一步预测系统故障发生的概率。对系统进行可靠性分析与预测，已广泛应用于工程实践[6]。对于由多个环节构成的变电站通信系统，也可以应用故障树分析法研究其
系统的可靠性。
2 可靠性理论的基本概念
可靠性理论是进行故障树分析的基础。其中几个关键的技术指标，如可靠度、失效率、平均寿命、系统有效度和失效度等