【电力通信网可靠性及优化探究15000字（论文）】

PAGEIPAGE电力通信网可靠性及优化研究摘要本文主要介绍了电力通信网络规划与优化的基础知识，电力通信网络规划和优化的工具以及从电力通信网络规划与优化方面进行技术研究，并总结出相关经验。通过查阅大量的文献资料借鉴各方面的电力通信网络规划与优化经验，提高了对电力通信网络规划与优化的认识。本文针对在电力通信网络规划和优化中的基站站址规划和无线覆盖优化的问题进行了研究分析，并且结合电力通信网络规划与优化的实际情况，本文研究并提出了基于马尔可夫理论的输电线路可靠性的数学模型。首先应考虑评估对象在运行中可能处于的状态，即包括完好状态、有缺陷运行状态及故障状态。根据输电线路或配电系统所处状态建立相应的马尔可夫模型，而状态之间的转移率可以通过历史运行数据的平均值及等值原理求得，然后利用状态转移矩阵和输电线路或配电系统当前运行状态，解析获取输电线路或配电系统处于各种状态的概率及其它可靠性指标，最后以输电线路及典型辐射型配电系统为例，说明了该方法的实用性。关键词：移动通信；电力通信网络规划；网络优化目录摘要 I1绪论 12电力通信网络规划与优化概述 22.1电力通信网络规划简介 22.1.1电力通信网络规划目标和原则 22.1.2电力通信网络规划内容 32.1.3电力通信网络规划流程 42.2电力通信网络优化简介 62.2.1电力通信网络优化目标 62.2.2电力通信网络优化内容和流程 62.3电力通信网关键技术 72.3.1通信技术 72.3.2同步网络技术 83基于马尔可夫模型评的输电线路可靠性评估 93.1前言 93.2输电线路可靠性模型的建立 93.3.1输电线路两状态及三状态模型 93.3.2输电线路使用状态的划分 103.3.3马尔可夫转移矩阵方程的建立 123.3.4运用频率和持续时间法求可靠性指标 133.3实例分析 143.3.1输电线路运行数据统计 143.3.2线路故障率及修复率的统计 153.3.3输电线路可靠性指标的计算 174电力通信网络优化应用研究分析 194.1基站站址规划 194.1.1站址选择 194.1.2站址拓扑图类型 204.1.3站型的选取 214.2无线覆盖优化 224.2.1影响覆盖的因素 224.2.2覆盖问题分析 224.2.3覆盖优化实例分析 235网规网优实施方案的比较 245.1区域分类 245.2基站天线覆盖选择 246电力通信网可靠性综合评估模型仿真 25结论 26参考文献 27附录 28PAGE301绪论电力通信网是一种专为电力行业服务的专用通信网，由变电站、发电厂及各级电力部门相互连接的传输系统和设在这些部门的交换系统或终端设备构成，是电网重要组成部分。电力通信网的安全性、可靠性直接关系到电力系统的安全、稳定生产运行。近几年来，随着电力系统的不断发展，大量电网业务需要通过电力通信网进行传输，电力系统对于通信网的依赖性增大，通信网可靠性对电力系统的影响也愈加严重。因此，电力系统生产运行部门对电力通信网的质量要求也越来越高，不但要求电力通信网能够提供足够的通信能力，更要求电力通信网要具有很高的安全性、可靠性。在解决电力系统通信能力需求方面，各个电网公司通过扩建网络，升级网络等解决了这个需求问题，但是这仅仅解决了通信量的问题，而对于通信质量提高却研究得比较少。提高电力通信网的通信质量、增加电力通信网的可靠性是电网公司对电力通信网坚持的原则。提高通信网可靠性不能仅依靠通信网的设计阶段对网络进行优化设计，还需要研究电力通信网可靠性，通过指标的量化及评估发现当前通信网中存在的可靠性问题，及时采取措施。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要求。而目前电力系统通信部门在通信网可靠性评价上尚未建立统一的评价指标及评价方法，更没有指导实际工作的评估软件。电力通信网的可靠性不能仅理解为是否正常工作，而没有量化的评价指标。电力通信网可靠性是一个复杂的多状态问题，不能简单地归为中断与否，需要更为准确、客观的方法描述通信网的可靠性状态。将指标落实到具体部门和人员，以统一有效的评估方法对通信网可靠性进行评估可有效查找问题和潜在威胁，提高通信网可靠性及管理水平。国外的通信网可靠性研究开始较早，主要集中在网络拓扑结构的连通性上，研究的是任意两点和特定两点之间通信的连通性，以及能够进行通信的节点对的数量。这方面的研究大致可以分为两部分：通信网硬件可靠性和软件可靠性。硬件可靠性研究的是节点和链路所构成的拓扑结构的连通性，软件可靠性研究的是路由算法、网路组织、维护和网管对通信网可靠性的影响。目前，硬件可靠性的研究已经比较成熟，软件可靠性的某些问题（如：网络业务及网络相关的因素变化后网络可靠性的变化如何等）还需要进一步研究.在通信网可靠性的研究方面，日本和美国都有不少研究。日本所制定的“稳定基准”，对设备发生不可预知的故障、过负荷等异常使用状态下应确保的接续、传输质量及其可靠性做出了规定，并对系统一般故障和异常故障时的稳定质量要求进行了分配。黄邵远，王斌，田森平提出了以网络拓扑层、网络设备层、网络路由层、网络运行层作为电力通信网可靠性测度指标。赵振东，娄云永等人运用模糊层次分析法和嫡权法对电力通信网进行了评估。苏波，齐苗苗运用模糊层次分析法和变异系数法对电力通信网进行了综合评估。这些研究中有些单纯从网络拓扑结构进行可靠性分析，并未考虑通信网设备、运行维护及管理能力的因素，不能全面反映通信网可靠性状态，另外一些只是从电力通信网业务的运行状态来分析可靠性，不能从根本上了解电力通信网系统当前的缺陷及导致业务受影响的因素。电力通信网是一个复杂系统，因此电力通信网可靠性分析不仅要考虑网络拓扑的抗毁性还要考虑网络设备、环境以及管理等因素对可靠性的影响，这样才能对电力通信网可靠性做出合理、科学和正确的评价。2电力通信网络规划与优化概述2.1电力通信网络规划简介2.1.1电力通信网络规划目标和原则电力通信网络规划是指根据网络建设的整体要求，设计无线网络目标，以及为实现该目标确定该基站的位置和配置。电力通信网络规划的总目标是以合理的投资构建符合近期和远期业务发展需求并达到一定服务等级的移动电力通信网络。电力通信网络规划目标具体体现在覆盖、容量、质量和成本等四个方面。（1）覆盖首先应根据各类业务需求预测及总体发展策略，提出各类业务的无线覆盖范围和要求。3G无线覆盖要求可以用业务类型、覆盖区域和覆盖概率等指标来表征。我国幅员辽阔，经济发展很不平衡，应针对不同覆盖区域、不同发展阶段，合理制定覆盖目标。在规划过程中，工程设计人员运用电力通信网络规划软件，预测规划区内的每个点接受和发送无线信号的质量和强度，根据预先设定好的覆盖门限，判断该点是否被覆盖，然后对整个规划区进行统计，确定覆盖率是否达标。（2）容量容量目标描述系统建成后所能提供的业务总量，既可用总话务量（Erl）或数据总吞吐量（bit/s）来表示，也可以用符合一定话务模型的总话音用户数和总数据用户数来表示。（3）业务质量话音业务的质量可以从接续、传输和保持等3个方面来衡量。接续质量表征用户通话被接续的速度和难以程度，可用接续时延和阻塞率来衡量。传输质量反映用户接收到的话音信号的清晰、逼真程度，可用业务信道的误帧率来衡量。业务保持能力表征了用户长时间保持通话的能力，可用掉话率和切换成功率来衡量。（4）成本目标覆盖、容量、质量和成本这4个目标之间是相互关联、相互制约的。在电力通信网络规划过程中，应合理设置成本目标，优化资源配置，协调覆盖、容量和质量这三者之间的关系，降低网络建设投资，确保网络建设的综合效益。电力通信网络规划遵循的基本原则：（1）统一规划、分步实施原则。加强电力通信网络规划的指导性和前瞻性，网络结构和目标站址的规划应统筹考虑网络中远期的发展需要，并进行滚动规划。（2）竞争性原则。网络建设要适应当地市场竞争的需要，以用户需求和业务发展作为出发点，以竞争对手作为参考系。（3）质量控制原则。制定完善的网络质量考核评价体系，坚持建设和优化并重，根据网络发展阶段适时调整建设和优化的工作重点，确保网络质量。2.1.2电力通信网络规划内容按照网络建设阶段，电力通信网络规划可以分为已有网络扩容规划和新建电力通信网络规划两种。无论是新建网络还是扩容网络，均应根据网络建设要求，在目标覆盖区域范围内，布置一定数量的基站，配置基站资源和基站参数，从而实现网络建设目标。对于新建网络，只要确定了覆盖目标，就可以在整个覆盖范围内成片的设置站点，不需要考虑对现网的影响。电力通信网络规划作为网络建设的重要环节，应以基础数据的收集整理以及需求分析为基础，确定规划目标，完成用户及业务预测，制定网络发展策略。电力通信网络规划涉及基站（NodeB）、无线网络控制器（RNC）和无线网接入传输规划等3个方面的内容，具体工作内容如下：（1）基站规划基站规划包括频率规划、站址规划、基站设备配置、无线参数设置和无线网络性能预测分析等5个方面的内容。（2）RNC规划根据RNC设备容量和基站规划结果，确定RNC的数量和设备配置，完成RNC控制范围的划分。（3）无线网接入传输规划计算每一个基站Iub接口传输需求以及Iu和Iur接口的传输要求，提供给传输专业的设计人员，完成传输接入网的规划。2.1.3电力通信网络规划流程电力通信网络规划作为电力通信网络规划建设的重要环节，应以前期规划基础数据的收集、整理以及需求分析为基础，并在网络建设运营和优化过程中进一步完善。一般的电力通信网络规划流程如下图2.1所示。图2.1电力通信网络规划流程电力通信网络规划可分为7个阶段，其中前4个阶段与核心网专业密切相关，各专业应相互配合，同意进行规划。（1）第1阶段：资料准备阶段。（2）第2阶段：规划目标确认阶段。（3）第3阶段：用户和业务预测阶段。（4）第4阶段：指定网络发展策略阶段。（5）第5阶段：预规划阶段。（6）第6阶段：站址选取阶段。（7）第7阶段：详细规划阶段。在电力通信网络规划建设的不同阶段，对电力通信网络规划的深度有不同的要求，并非每次都需要涵盖所有的规划步骤。例如，为了估算投资规模，只需进行预规划。因此可以根据任务需要，对规划流程进行合理剪裁和调整。2.2电力通信网络优化简介2.2.1电力通信网络优化目标移动通信网是一个不断变化的网络，网络结构、无线环境、用户分布和使用行为都在不断地变化，需要持续不断地对网络进行优化调整以适应各种变化。网络优化是一个长期的过程，它贯穿于网络发展的全过程。只有不断地提高网络质量，才能让用户满意，吸引和发展更多的用户。在网络大规模建设完成之后，由于站点获取的不确定性，网络建设与电力通信网络规划存在不一致性，为了尽量减少工程建设对网络性能的影响，需要对全网进行一次工程网优。通过技术手段或参数调整使网络达到最佳运行状态，在保持网络质量的前提下，不仅要使网络资源获得最佳效益，还要了解网络的增长趋势，为系统扩容提供理论依据，以确保网络今后运行维护工作的顺利进行。根据其阶段和目的不同，网络优化可以分为工程网优和运维网优。工程网优在系统刚刚开通或每次扩容结束时进行，其作用主要是解决工程建设中可能存在的遗留问题以及新的设备安装开通后对原有的系统所产生的不利影响。因此，工程优化主要是进行清网排障的工作，是为了保证网络正常地开通和运行所进行的网络优化，一般由主设备厂家完成。运维优化是在网络验收完毕，运营商接管网络之后进行的，由于用户数量的增加、外界环境的改变等都会导致系统运行状态的恶化。因此，运维优化是日常优化，保证网络能以优良的运营状态为用户服务，其目的是提高系统的运行效率。2.2.2电力通信网络优化内容和流程一般而言，网络优化任务包括寻求最佳的系统覆盖、最小的掉话和接入失败、合理的切换（硬切换、接力切换）、均匀合理的基站负载和最佳的导频分布等。优化参数包括每扇区的发射功率、天线位置（方位角、下倾角、高度）、邻区列表及其导频优先次序、邻区导频集搜索窗大不和切换门限值等。一切可能影响网络性能的因素都属于网络优化的工作范畴，网络优化的工作内容主要包括以下几方面：（1）设备排障，提高网络运行指标。（2）解决用户投诉，提高通信质量。（3）合理调整网络资源，包括提高设备利用率，提高频谱利用率和每信道话务量等。（4）建立和长期维护网络优化平台，建立和维护网络优化数据库。网络优化工作是一项技术含量较高的日常维护工作，要求优化人员不仅要有精深的移动通信理论知识，还要有丰富的网络维护实践经验；要不断监视网络的各项技术数据，并反复多次进行路测，通过对数据进行全面分析来发现问题。最终通过对设备参数的调整使网络的性能指标达到最佳状态，最大限度地发挥网络能力，提高网络的平均服务质量。网络优化流程包括优化准备、网络评估测试、问题分析与定位、优化方案制定、优化方案实施、验证性测试及优化总结7个步骤，如图2.2所示。图2.2网络优化流程示意图2.3电力通信网关键技术2.3.1通信技术根据2008年“电信网络新技术白皮书”，下一代通信网体系架构的发展将呈现开放化、IP化、宽带化、传送智能化、移动多媒体化等趋势，网络融合将成为通信网未来的发展方向，整个通信网络体系架构将从分立的局面逐步走向融合。IP化：电信网络IP化是近年来电信技术发展的一大特点，IP化的网络有着传统电路交换网所不具备的优势，例如没有复杂的时分复用结构，有业务量才占用网络资源，宽带化：最近几年，高清晰度电视（HDTV）、在线存储和备份等新业务层出不穷，移动化：通信技术的移动化趋势主要体现在接入层面，用户越来越多地通过移动接入技术接入网络和业务，行业发展的重心逐渐从固定网向移动网转移，移动网的用户数、业务量和业务收入都远远超过固网并保持快速增长势头。2.3.2同步网络技术同步网包括时间同步网和频率同步网，目前同步设备既能提供时间信号（1PPS、DCLS、IRIG-B），又能提供频率同步信号（2Mb/s、2MHz），且提供时间信号精度能够达到us级别，可以满足电力生产业务对时间同步的需求，此外，时间同步组网技术也在发展，主要有三种，即DCLS+E1方式、NTP方式、1PPS+STM-N方式，DCLS+E1：该方式为目前比较成熟的时间同步组网技术，即采用同步设备的DCLS接口，通过SDH网络的E1通道将该时间信号传输到各需要同步的节点，并通过手工或自动方式消除传输时延，该方案的理论精度为us级别，示意图如下图3-15。1PPS+STM-N：该方式目前尚处于研究开发阶段，其基本原理是采用STM-N中的频率信号输出作为其时刻校正标准，该方案充分将频率同步与时间同步有机的结合在一起，避免了传输时延的产生。两种联网方式示意图比较如下；图2.3DCLS+E1、1PPS+STM-N比较示意图工作时，网元客户端首先向时间服务器发送一个NTP数据包，这个数据包被打上发送时的客户端本机时间标签T1，服务器接收到这个数据包后也向客户端发送一个NTP数据包，这个数据包中含有3个时间标签：服务器接收到客户端NTP数据包时的时间标签T2、服务器发出NTP数据包时的时间标签T3、客户端NTP数据包中原有的时间标签T1，客户端接收到这个数据包后也打上一个本机时间标签T4（见图）。根据这4个时间标签就可以算出服务器－客户间的传输时延和时钟偏差即下式：3基于马尔可夫模型评的输电线路可靠性评估3.1前言目前为止，已经有较多的文献研究了架空输电线路发生各种故障及其影响。针对鸟害、覆冰、风偏等因素引起的输电线路故障进行了详细的技术探讨，最后提出了相应的防治措施。表明了输电线路处于茂密树林或恶劣气候的条件下，其故障率有较明显上升趋势，动物接触、较强的风速、雷击及较严重的污秽都会直接或间接地引起输电线路发生各种类型的故障。分析了不同月份对输电线路的影响及建立了相应的评估模型。分析了输电线路发生故障的几个主要因素，从而提出了具有实用性的可靠性管理方法及相关数据。基于外部影响因素的架空输电线路线路实际运行情况，提出运用Markoy模型计算架空输电线路可靠性指标的方法。采用马尔可夫随机过程来评定架空输电线路中绝缘子的实际运行状况、发生污秽闪络的概率及其它故障概率的计算。然而，针对架空输电线路在缺陷下持续运行的分析还鲜有研究，本文依据线路运行中发生较多、影响较大的各类主要故障划分为“两状态”或“三状态”的模型，通过马尔可夫随机过程建立能够反映输电线路处于当前状态下对应的状态空间图，采用马尔可夫模型计算架空输电线路在各种状态下的概率及相应的可靠性指标，为输电线路技术人员和运行管理人员提供相关的理论参考。3.2输电线路可靠性模型的建立3.3.1输电线路两状态及三状态模型运行中的输电线路受到各种外界因素的干扰，有可能导致永久性故障，也有可能导致非永久性故障。永久性故障定义为：如瞬时性过电压、冰雪及老化等因素引起的绝缘子被击穿，无法直接通过自动重合闸装置恢复供电。非永久性故障定义为：如鸟类引起的瞬时性短路、雷击引起的闪络等，可以通过各类继保装置恢复到正常运行的状态。根据实际运行情况，将线路划分为三种状态（分别用0、1，2状态来表示）。0状态：即输电线路不存在任何故障或缺陷的状态，现实中这种理想的状态并不存在，因此本文认为能够连续长时间履行输电职能的线路视为完好状态。1状态：即输电线路上存在一定的缺陷（绝缘子污闪后其性能下降），系统依然能够维持一段时间的正常工作，面对于能否继续长时间的完成输电职能存在很大的不确定性。2状态：即输电线路存在永久性故障（如绝缘子被击穿），或者是为了排除某种故障，人为的切除部分线路，使其处于停运状态。当输电线路受到外界因素的干扰处于0状态或者是2状态，则视为输电线路具有两状态模型，其相应的状态转移图如图3.1。而系统由状态0、状态1、状态2之间的相互转换则视为输电线路具有三状态模型，其对应的状态转移图如图3.2。各状态之间的转移率（故障率λi、修复率μi）可以在某段时间内由于各种因素影响导致输电线路强迫或计划停运的次数、跳闸次数、重合闸成功次数及相关部门统计的故障数据得出。图3.1两状态马尔可夫状态转移图图3.2三状态马尔可夫状态转移图3.3.2输电线路使用状态的划分为了更加全面、真实的反应输电线路的运行情况，将输电线路划分为三种情况（正常情况、计划停运、非计划停运）。工作人员按照原先安排的计划进行检修称为计划停运，包括小修、大修和预防性故障。由于计划停运具有可预知性，因此可以大大降低因计划停运带来的巨大损失。非计划停运是由于某种原因（如风偏、雷鸟、害击、污秽等）导致输电线路故障，而这些都是自然因素引起的，其主要特征是随机性较强，因此这种故障将会带来巨大的经济损失。为了降低输电线路因非计划停运而给用户带来的损失，本文将重点分析非计划停运（故障）。非计划停运主要包括雷击、污闪、覆冰、风偏、鸟害、外力、其它因素。输电线路运行时具体的全态模型如图3.3。图3.3输电线路全态模型图输电线路在某些外界因素（覆冰、雷击、污闪）影响下有可能发生瞬时性故障，也有可能导致永久性故障。鸟害故障一般引起输电线路发生瞬时性故障，不会导致永久性故障，线路的重合闸都能成功。风偏引起的跳闸重合成功率较低，一旦发生风偏跳闸，导致线路停运的几率较大。外力破坏故障主要是盗窃、违章施工、山林失火、破坏电力设施等，造成线路永久性故障概率也很大。除计划停运外，根据输电线路各态模型，可设正常运行的概率为P0，处于有缺陷状态或不可用状态的概率为Pk（k=1，2，…，10），状态之间的故障率和维修率分别为λK和μK（k=1，2，…，10），根据非计划停运模态及故障造成的后果，可得输电线路马尔可夫状态转移图（见图3.4）图3.4输电线路马尔可夫状态转移图3.3.3马尔可夫转移矩阵方程的建立线路发生故障后，通过对故障部分进行维修或者采用自动重合闸后都能使得输电线路恢复正常运行状态，所以可以将输电线路视为可修复系统。由于输电线路的故障率及维修率认为是常数，则对应的状态转移过程是齐次马尔可夫过程，当△t取值很小时，线路状态概率矩阵可以表示为：P=转移密度矩阵A为：A=根据矩阵方程PA=0，可求得输电线路处于各种状态的概率P3.3.4运用频率和持续时间法求可靠性指标频率-持续时间法是通过状态概率和转移率来计算频率和持续时间的基本方法。频率法是指系统在单位时间里处于某种状态（包括转入或转出）的期望次数。假设输电线路处于状态1的频率为f；，则对应得转移频率可以表示为f输电线路停留在每个状态的平均持续时间t1是离开该状态的转移率总和的倒数，即t为了更加全面的评估输电线路可靠性，除上述指标外，还应该考虑系统的可用率、不可用率及故障率，分别用As、Us、Vs表示。输电线路出现任何一种故障都不能正常运行，因此可以用一个等效的元件来替换这个串联系统，则U3.3实例分析3.3.1输电线路运行数据统计以某地区电网2011-2015年5000kV输电线路运行分析为例，查阅了大量相关的资料，统计出输电线路运行的经验数据，见表3.1和表3.2。表3.12011-2015年500kV架空线路故障跳闸统计表表3.22011-2015年500kV架空输电线路非计划停运情况次数单位：次/百公里年；时间单位：h/百公里年3.3.2线路故障率及修复率的统计根据表3.1可求得该地区电网2011-2015年500kV输电线路非计划停运平均故障率，见表3.3。当架空输电线路遭受覆冰、雷击、污闪有可能发生瞬时性故障或导致永久性故障，那么其故障率之间的比例可以通过事故数及跳闸数求得。如覆冰的事故数占覆冰跳闸总数的23.5%、同理雷击为15.3%、污闪为70.1。根据表3.3及事故数占跳闸总数的比例可以求得发生各种类型的故障率，见表3.4。表3.32001-2005年500kV架空线路非计划停运平均故障率（次/百公里年）表3.42011-2015年500kV架空线路发生各种类型的故障率（次/百公里年）平均故障修复率可以根据公式μ=1/tr，tr为各类型故障修复时间，参照输变电设备可靠性的相关资料，以每百公里输电线路为单位，对各类型的故障修复时间作如下处理：覆冰往往会造成输电线路舞动、导线断股、绝缘子冰闪等，其平均停运时间为180h/次；遭受雷击闪络后，被击穿的空气能够快速地恢复其绝缘强度，所以当重合闸动作时，大部分都能够重合成功，其平均停运时间为24h1次；污闪的显著特点是范围广、区域性强，同时多点跳闸的几率也相对较高，一般重合闸都不成功，从而导致大面积停电事故，故其平均停运时间为180h/次；鸟害引起的故障大多为瞬时性故障，重合成功率较高，但当鸟粪沿着绝缘子串闪络时，一般重合闸都不能成功，而需更换绝缘子，因此其平均停运时间为48h/次；风偏主要引起对杆塔放电、对周围障碍物放电，造成输电线路跳闸，由于大风的持续时间较长，一般自动重合闸都不成功，故平均停运时间为180h/次；外力破坏故障主要表现为破坏电力设施、山林失火、盗窃及违章施工作业等，造成事故的几率相对较大，因此其平均停运时间为220h/次：其它故障是指除了以上6种故障外，如水灾、地震等因素引起的故障，这些因素都会造成大面积停电，因此平均停运时间为220h/次。最终求得输电线路故障平均修复时间，见表3.5。修复率可根据表3.5及故障修复时间与修复率的关系求得，见表3.6。表3.5500kV架空线路非计划停运平均修复时间（年/百公里次）表3.62011-2015年500kV架空线路发生各种类型的修复率（次/百公里年）3.3.3输电线路可靠性指标的计算该地区电网2011-2015年500kV架空线路的故障率（表3.4）、修复率（表3.6）代入本文建立的马尔可夫模型，可得矩阵方程式（3.7），解析获取输电线路处于各种状态的概率，见表3.7。P表3.72011-2015年500kV输电线路处于各种运行状态的概率（%）由表3.7数据可知，2011-2015年该地区电网输电线路处于本文认为完好状态的概率为96.27%，说明了输电线路的可靠性较高，大部时间能够履行输电职能。而线路处于有缺陷运行状态的概率为3.29%，主要是因为输电线路处于户外运行，极易受恶劣的天气的影响，而该地区是我国冰灾和污闪较为严重的省份，如覆冰及污闪造成的瞬时性故障分别为1.57%、1.51%。鸟害所造成的故障概率仅为0.01，这是因为在架空故障统计中发生鸟害故障的次数较少，其次是因为鸟害一般引起的输电线路瞬时性故障，通过重合闸装置都能够重合成功。由雷击引起事故的概率非常小，说明雷击大部分引起瞬时性故障；风偏、外力及其它因素引起的故障概率分别为0.08%，0.10%，0.11%，这些因素在输电线路故障中所占的比例也不可忽视，因此相关部门应该采取针对性措施，从而提高输电线路可靠运行。根据3.3.4节中公式（3.4）（3.5）可以计算出输电线路在单位时间里各个状态的期望次数fi及平均持续时间ti，见表3.8。表3.8500kV输电线路各态的频率fi和平均持续时间ti4电力通信网络优化应用研究分析4.1基站站址规划4.1.1站址选择基站站址选择关系到网络的质量，很重要。站址的选择主要依据是前期电力通信网络规划报告、现场调查结果以及国家相关标准规范。还需要明确覆盖区的无线传播特征和业务需求特点。不同的覆盖区其覆盖方式不同，同时还需要了解当地的地形分布。站址易选取在有可靠电源和适当高度的建筑物或铁塔可利用的地点。不同的区域基站站址的选择是不同的，在无线传播环境下，移动电力通信网络的服务区域可以划分为密集市区、一般市区、郊区和农村四类。规划优化时要根据具体情况来设计。4.1.2站址拓扑图类型根据地物环境、业务覆盖要求等原则，可以将小区的分布分为链形、星形、环形和混合组网等方式。（1）链形组网图4.1链形组网方式这种组网方式主要适用于呈带状分布的用户密度较小的地区，如铁路、公路沿线的组网。这种组网方式可以节省大量的传输设备，但是由于这种组网方式的信号经过的环节比较多，线路的可靠性相对来说较差。（2）星形组网图4.2星形组网方式这种组网方式简单，维护都很方便，信号经过的环节少，线路可靠性较高，但是建网需要的成本高。（3）环形组网图4.3环形组网方式这种组网方式环中有两套互为备用的链路，环中的每个节点都有两个上级节点，提高了链路的可靠性，如果一个站点损坏或一条链路失效，则其下级节点可以选择另一条链路做主用。（4）混合组网方式图4.4混合组网方式这种方式是上面几种组网方式的组合，一般比较常用。在以上的四种组网方式中混合组网方式比较常用，混合型组网综合了链形、星形和环形，可以满足大话务量的需求，而且可以减少用户通话过程中的中断率，主要用于话务量密集的地区。链形组网用于铁路或高速公路沿线，这些地区通话量较小，采用这种会节省资源。星形、环形用在话务量较少，人口分布均匀的地区。4.1.3站型的选取基站具有全向、单扇区、两扇区、三扇区、六扇区等多种站型，不同站型的扇区配置对天线的选择、基站的覆盖范围、系统容量、切换等都会造成影响。无线网络一般以2～3个扇形小区的定向型基站为主。在话务密度较低的农村区域，若用户较少且分布较为分散，也可选取全向型基站作覆盖。根据不同的蜂窝结构，介绍以下三种站型的示意图及其覆盖面积。图4.5三叶草定向站图4.6全向站图4.7菱形定向站表4.1不同扇区配置覆盖面积（R:基站最大覆盖半径）基站扇区配置站间距面积/基站三叶草定向站（图4.5）全向站（图4.6）菱形定向站（图4.7）在理论上，一个基站的覆盖范围最大为35km，实际上需要根据用户分布的地理环境等因素来规划某个站的覆盖范围，在优化时根据实际测量来调整。调整时通过调整天线的下倾角度和基站的发射功率来实现。根据以上分析，在密集市区、一般市区等比较繁华的地带，这些话务量集中的区域，可以选用三扇区配置；对于地形平坦的农村、草原地带话务量较低的区域，可以选用全向站；在高速公路、铁路线上，一般选取单扇区或两扇区基站来解决信号覆盖的问题。其他的特殊区域，可以根据具体的话务量需求来设置基站。4.2无线覆盖优化4.2.1影响覆盖的因素（1）地理因素，包括周围建筑环境、基站站址、基站高度等。（2）天线类型，不同的天线类型对覆盖效果有一定的影响。（3）基站和移动台的最大允许发射功率。（4）接收机灵敏度。4.2.2覆盖问题分析覆盖是网络提供服务的最基本条件，也是一切其他优化措施的基础。覆盖的问题可以归纳为两类：信号盲区、越区盲区。由于两个基站的覆盖区不交叠或有障碍物的影响，可能会引起信号覆盖盲区。在建网初期，由于基站数目的限制，网络中可能存在较多的覆盖盲区。这些问题可以通过路测、CQT或用户投诉反映出来。信号盲区的解决办法：（1）如果两个相邻基站覆盖不交叠区域内用户较多或者不交叠区域面积较大时，应建立新基站，或增加这两个基站的覆盖范围，使两基站覆盖交叠深度达到0.27R左右（R为小区覆盖半径）。在增加覆盖的同时，要注意覆盖范围增大对周边基站带来的影响。（2）对于凹地和山坡背面等引起的盲区，可用新增基站覆盖，也可用直放站。（3）对于隧道、地下车库和高大建筑物内部的信号盲区，可以采用直放站、泄露电缆或微蜂窝设备。在实际网络中，高站沿平原、丘陵或道路可以传播很远，产生“孤岛”问题。远离基站但仍有该基站信号的小区域称为孤岛。终端在孤岛区域进行通话时，由于周围的基站没有加入到其邻区列表，当移动台离开该孤岛时，没有合适的切换目标小区，会立即发生掉话。解决方法是调整天线的倾角或功率，尽量避免天线正对道路传播，以减小基站覆盖范围，消除孤岛效应。4.2.3覆盖优化实例分析由图4.9的路测结果可看到，某基站覆盖半径只有250米，与周围基站无法形成连续覆盖，造成覆盖区域内有大片的空洞（图中深色区域）。根据系统链路预算，室外覆盖半径应该在600-800米左右，与实际情况有较大差异。从路测数据分析，覆盖区域内信号强度衰落过快，这可能与天线下倾角设置有关。实际规划的天线下倾角为5度，经检查发现由于天线挂扣松脱的制作工艺问题，使天线实际下倾角只有8度，造成覆盖半径过小。更换部件后，覆盖半径达到600米，与系统仿真结果基本吻合。在下倾角调整后，覆盖问题得到解决。如图4.10所示。图4.9弱覆盖优化前图4.10弱覆盖优化后通过以上两图的比较，我们可以看出，在优化后的覆盖区明显比优化前的覆盖区域面积大。随着实际环境的不断变化以及语音、数据业务和用户的快速增长，会造成网络局部区域覆盖变差、网络性能下降，对网络的相关监测工作及网络优化工作都会随着网络的发展循序渐进地进行不可能一次性就完成所有的优化工作。通过网络优化，对设备、参数的调整使网络的性能指标达到最佳状态，最大限度地发挥网络能力，提高网络的平均服务质量。5网规网优实施方案的比较通过以上的介绍，这都需要在实际的环境中才能得到应用。在网络优化方案中，有许多的因素需要我们通过对比分析才能找出其中的不同，从而总结出经验方法。现就比较常见的高校校区和乡村之间的优化方案进行比较。5.1区域分类（1）环境的不同高校的校园内楼群的分度密集，建筑物的高度大约在20m～30m，平均密度小于35%，它符合一般城区的特征，可以按一般城区的优化方案来实施。在乡村，一般都是孤立村庄，区内的建筑物较少，周围有成片的农田和开阔地，场景和一般市区有很大的差别，在优化方面需要根据不同情况来处理。（2）业务分布的不同在高校校区内有大量的公寓楼、教学楼等建筑群，区域内话务量密集，用户的移动速度不高，业务速率要求的较高，而且对数据业务要求也较高。在农村建筑物分散，不可能有话务密集区，业务量较低，覆盖要求广，只需要低速数据业务，如果用高速数据业务会浪费资源。（3）话务量不同在高校校区内，由于人口密集导致了话务量集中，而且通话时间也比较长。在农村，基站分布稀疏，话务量也较小。5.2基站天线覆盖选择对于高校校区区域，在规划时，主要是通过各种组网形式来满足高话务需求，还要较好地抑制由于网络负荷升高带来的干扰，从而提升系统网络的性能；在优化时利用密集的频分复用来满足高话务需求，还要注意避免同邻频干扰。所以一般使用宏蜂窝完成广覆盖，采用微蜂窝来吸收话务量和数据业务量。农村的基站分布稀疏，话务量较小，覆盖要求广，有的地方周围只有一个基站，应结合基站周围预覆盖的区域来考虑天线的选型。典型高校校区的现代建筑采用了大量的混凝土和金属材料，造成了对无线信号的屏蔽和衰减，信号通过直射、反射、绕射等方式进入了室内，杂乱且不稳定，用户在室内的通信容易受到影响和限制。而在农村房屋比较分散、地区空旷，对信号的反射较少，可以采用垂直单极化天线来完成覆盖。在高校校区内，由于话务集中在室内，还需要在室内建立室内分系统，采用微蜂窝对建筑物室内进行深度覆盖，但其投资比较大，也不容易建设。在农村话务量不集中，就不需要建设室内分系统，只需建立室外基站天线就可以对广大区域进行覆盖。通过以上的比较分析，我们可以得出由于农村的地理环境和话务量稀疏等特点，在乡村建基站比在高校校区建基站容易的多，需要考虑的问题也较少，在乡村建基站的时候只需采用全向天线和微蜂窝形式在开阔地规划建立基站，就能达到农村低话务量的需求。在高校校内，站址首选共址方式放置在校园内或校园周边的宏基站，也可在校园内选用合适位置集中放置，优化时需要用三扇区宏蜂窝完成广覆盖，用微蜂窝吸收话务量和数据业务量，两者结合的方式来满足高校校区内的网络覆盖。电力通信网络规划优化不是一朝一夕就能搞好的，在网络优化的时候，需要根据具体的情况对优化区进行分析之后再采取相应的措施对网络进行规划，提高网络质量，进而提高业务质量，使网络达到最大利用率。6电力通信网可靠性综合评估模型仿真根据电力通信网可靠性指标体系，进行电力通信网的可靠性模糊综合评估，流程如下：

结论电力系统可靠性评估涉及的内容比较多、情况也较为复杂，因此它是一项长期的、全面的系统工程，提高电力系统运行的可靠性，需要大家的共同努力。随着国内外电力行业间的广泛交流，专家及学者的不断探究、实践，使得电力系统的可靠性指标达到更高的水平。同时，也要求电力系统可靠性评估方法及模型要与时代的步伐接轨。建立完善电力系统评估模型可以为运行人员提供相关指导，从而提高工作效率。电力系统中的输电线路常处于越荒郊野外，环境条件较为恶劣，在运行过程中容易遭受覆冰、雷击、污闪、鸟害、风偏、外力及其它故障。遭受故障后可能导致瞬时性故障，也可能导致永久性故障，因此可以将运行中架空输电线路状态划分为三种，即完好状态、有缺陷状态（还可以继续运行）、故障状态。而配电系统处于电力系统的末端，将电源与用户直接连接起来，向用户供应和分配电能。按照各种统计资料的显示，因配电系统而引发的故障大概占到用户停电事故总数的80%，因此可以将配电网进行等值后再划分运行状态。本论文简单阐述了移动通信的发展历史、移动通信的特点和发展趋势，重点阐述了电力通信网络规划与优化中的一些理论基础知识：电力通信网络规划和优化的定义、目标和流程；常用的优化工具、以及实际应用和在实际应用中所涉及的基站规划和覆盖等问题。通过这次论文我学到了许多课本上学不到的东西，掌握了一些对电力通信网络规划优化的一些基本经验，了解到在无线网中遇到的若干问题，以及这些问题的解决方法。在无线网规划和优化中，我们必须根据实际的情况对网络进行规划和优化，才能使网络达到最佳的性能，为用户提供更大的方便。通过这次论文的情况，让我了解了自己还有许多不足的地方需要学习，电力通