CN104050373B - 一种电力通信中pcm设备的安全风险量化评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电力通信中PCM设备的安全风险量化评估方法，充分考虑了通信设备自身的技术特征和特殊自然、社会环境下的风险评估的不同特点。提出的风险评估优化方法同理可以指导电力通信网传输设备、交换设备等多种设备的安全风险量化评估。提出的电力通信PCM设备安全基准风险考虑电力通信设备的板卡冗余度、运行条件、环境因素与管理因素，提出的带问题的风险考虑了电力通信设备承载业务的重要度与社会因素。可对电力通信网的设备风险分析起指导作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种风险评估方法，具体涉及一种电力通信中PCM设备的安全风险量化评估方法。
背景技术
电力通信网承载着大量的电力生产、控制、营销的相关业务，是电力信息通信系统的重要组成部分。大量的电力业务需要通过电力通信网进行传输，其中包括远动数据、继电保护信号、行政电话信号、视频电视电话会议信号等大量的业务，电力系统对电力通信的依赖性日益增加，电力通信网的时间、风险和故障对电力系统的影响也日趋严重，提高电力通信网的可靠性以及降低其风险事件的发生不能仅依靠通信网设计阶段对网络结构的设计和优化，而需要在电力通信网运行过程中，通过有效的电力通信网可靠性以及风险事件进行评估，发现电力通信网中存在的不可靠性问题、风险事件以及潜在风险威胁，通过采取相应的改进和完善措施，加强对现有网络的检查维修和管理，降低电力通信网的风险，提高可靠性，以便为电力系统提供更为安全可靠服务。
电力通信设备的安全风险分析，是对电力通信网安全性与可靠性指标的直观体现。电力通信网设备的风险评估，是对电力通信网的安全风险最基础的评估与分析，不但涉及到电力通信网设备自身技术的可靠性，也涉及到文化、环境等诸方面的因素。传统的电力通信网设备风险分析模型主要涉及了设备自身的技术因素，未考虑到暴雨、台风等自然因素及“保电期”等社会因素。本专利采用定量方法，全面考虑了技术因素及社会因素，提出了电力通信设备风险评估的基准风险模型及带问题的风险模型。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种电力通信中PCM设备的安全风险量化评估方法，通过对电力通信网设备的风险评估，可以帮助电力通信运行、检修与管理人员及时对各个设备的整体可靠性与风险指标进行分析，发现各个设备的风险易发薄弱环节，进而可供决策使用，以达到对电力通信网整体有效预警的效果。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种电力通信中PCM设备的安全风险量化评估方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：计算PCM设备故障发生风险值；
步骤2：计算PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率；
步骤3：计算PCM设备故障损失度；
步骤4：计算PCM基准风险值和基于问题的风险值，实现PCM设备的安全风险量化评估。
所述步骤1中，PCM设备故障发生的风险因素包括PCM设备性能关键指标、PCM设备重要板卡冗余度、PCM设备运行状态、PCM设备运行环境和PCM设备管理；
PCM设备故障发生风险值用F表示，有：
F＝k1×F1+k2×F2+k3×F3+k4×F4+k5×F5 (1)
其中，F1为PCM设备性能关键指标风险分值、F2为PCM设备重要板卡冗余度风险分值，F3为PCM设备运行状态风险分值，F4为PCM设备运行环境风险分值，F5为PCM设备管理风险分值；k1、k2、k3、k4和k5分别为F1、F2、F3、F4和F5对应的权重值，且有k1+k2+k3+k4+k5＝1。
所述PCM设备的关键性能指标主要有误码率D和传输时延T；于是PCM设备性能关键指标风险分值按照如下方式确定：
1)D≤10-8时，PCM设备性能关键指标风险分值为0分；
2)10-8＜D≤10-6时，PCM设备性能关键指标风险分值为1～30分；
3)10-6＜D≤10-3时，PCM设备性能关键指标风险分值为31～50分；
4)D＞10-3时，PCM设备性能关键指标风险分值为51～80分；
5)T≥0.3ms时，PCM设备性能关键指标风险分值为30～50分。
PCM设备重要板卡包括接口板卡、2M板卡、电源板卡、控制板卡和时钟板卡；PCM设备重要板卡冗余度风险分值可按照如下方式确定：
1)确定接口板卡风险分值：
a)接口板卡无冗余配置时，接口板卡风险分值为20～40分；
b)接口板卡1:N配置时，接口板卡风险分值为1～20分；
c)接口板卡1+1配置时，接口板卡风险分值为0分；
d)接口板卡1块板卡故障，业务正常时，接口板卡风险分值为10～30分；
2)确定2M板卡风险分值：
a)2M板卡无冗余配置时，2M板卡风险分值为25～45分；
b)2M板卡1+1配置时，2M板卡风险分值为0分；
c)2M板卡1块板卡故障，业务正常时，2M板卡风险分值为15～35分；
3)确定电源板卡风险分值：
a)电源板卡无冗余配置时，电源板卡风险分值为30～50分；
b)电源板卡1+1配置时，电源板卡风险分值为0分；
c)电源板卡1块板卡故障，业务正常时，电源板卡风险分值为20～40分；
4)确定控制板卡风险分值：
控制板卡故障时，控制板卡风险分值为1～10分；
5)确定时钟板卡风险分值：
a)时钟板卡无冗余配置时，时钟板卡风险分值为1～15分；
b)时钟板卡1+1配置时，时钟板卡风险分值为0分；
c)时钟板卡1块板卡故障，业务正常时，时钟板卡风险分值为1～15分。
PCM设备运行状态风险包括设备缺陷问题、网管与软件问题、电气连接不满足规定、设备投运时间长、家族同型号设备故障和时隙使用率高；PCM设备运行状态风险分值可按照如下方式确定：
1)确定设备缺陷问题风险分值：
a)接线端子锈蚀严重，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
b)接线端子接线松动，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
c)四线中继线故障，四线电平异常，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
2)确定网管与软件问题风险分值：
a)设备在网管出现告警，但设备仍能正常运行，网管与软件问题风险分值为5～15分；
b)设备脱管，但通信设备其他功能仍正常运行，网管与软件问题风险分值为5～15分；
c)设备掉电后复电原数据配置无法自动恢复，网管与软件问题风险分值为5～15分；
3)确定电气连接不满足规定风险分值：
a)接地系统不满足设备接地性能要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
b)防雷设施没有满足设备要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
c)防静电设施不满足设备要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
4)确定PCM设备投运时间风险分值：
a)处于试运行或超过3/4寿命期且不超过使用寿命，PCM设备投运时间风险分值为1～4分；
b)各种装置、元件、部件超过使用寿命，特性和误差不满足有关规程规定，PCM设备投运时间风险分值为5～10分；
5)确定家族同型号设备故障风险分值：
a)故障率1-2次/年，家族同型号设备故障风险分值为1～10分；
b)故障率3次/年及以上，家族同型号设备故障风险分值为11～20分；
6)确定时隙使用率风险分值：
当时隙使用率大于90％，时隙使用率风险分值为5～15分。
PCM设备运行环境包括环境温度、环境相对湿度、环境尘埃和设备接地；正常条件下要求环境温度15～28℃，环境相对湿度<80％，环境无浮尘，且PCM设备接地电阻<5欧姆；PCM设备运行环境风险分值可按照如下方式确定：
1)确定环境温度风险分值：
a)环境温度越限时长超过评估周期10％时，环境温度风险分值为26～35分；
b)环境温度越限时长超过评估周期5％且小于评估周期10％时，环境温度风险分值为16～25分；
c)环境温度越限时长小于评估周期5％时，环境温度风险分值为5～15分；
2)确定环境相对湿度风险分值：
a)环境相对湿度越限时长超过评估周期20％时，环境温度风险分值为26～35分；
b)环境相对湿度越限时长超过评估周期10％且小于评估周期20％时，环境温度风险分值为16～25分；
c)环境相对湿度越限时长小于评估周期10％时，环境温度风险分值为5～15分；
3)确定环境尘埃风险分值：
a)浮尘严重时，即直径大于0.5um的灰尘粒子浓度≥5000粒/升，且直径为5um的灰尘粒子浓度≥50粒/升时，环境尘埃风险分值为8～15分；
b)浮尘一般时，即直径大于0.5um的灰尘粒子浓度＜5000粒/升，且直径为5um的灰尘粒子浓度<30粒/升时，环境尘埃风险分值为1～7分；
4)确定PCM设备接地风险分值：
a)设备接地电阻≥5欧姆时，PCM设备接地风险分值为21～40分；
b)设备接地电阻＜5欧姆时，PCM设备接地风险分值为1～20分。
PCM设备管理风险因素包括PCM设备标识完整性、图纸及资料情况、PCM设备重要数据备份及重要板卡备用盘；PCM设备管理风险分值可按照如下方式确定：
1)确定PCM设备标识完整性风险分值：
a)设备标识错误，PCM设备标识完整性风险分值为16～25分；
b)设备标识不规范，PCM设备标识完整性风险分值为5～15分；
2)确定图纸及资料情况风险分值：
a)图纸和资料记录错误，图纸及资料情况风险分值为16～25分；
b)资料和资源不齐全，图纸及资料情况风险分值为5～15分；
3)确定PCM设备重要数据备份风险分值：
a)PCM设备重要数据无备份，PCM设备重要数据备份风险分值为26～35分；
b)PCM设备重要数据备份数据无计划，PCM设备重要数据备份风险分值为15～25分；
c)PCM设备重要数据周期更新数据备份，PCM设备重要数据备份风险分值为0分；
4)确定重要板卡备用盘风险分值：
a)重要板件备用盘没有时，重要板卡备用盘风险分值为26～35分；
b)重要板件备用盘不齐全，重要板卡备用盘风险分值为15～25分。
所述步骤2中，PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性因素主要包括故障发生风险因素、自然灾害因素和社会因素；PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率用P表示，有：
其中，F为PCM设备故障发生风险值，S为社会因素系数，N为自然灾害系数。
自然灾害因素主要包括台风、雷雨大风、冰冻雨雪、地震和沙尘；自然灾害系数按照如下方式确定：
1)台风风险系数：
a)预报为黄色预警时，台风风险系数为1.2；
b)预报为橙色预警时，台风风险系数为1.4；
c)预报为红色预警时，台风风险系数为1.8；
2)雷雨大风风险系数：
a)预报为黄色预警时，雷雨大风风险系数为1.1；
b)预报为橙色预警时，雷雨大风风险系数为1.3；
c)预报为红色预警时，雷雨大风风险系数为1.5；
3)冰冻雨雪风险系数：
a)温度降至0℃以下时，冰冻雨雪风险系数为1.1；
b)设备表面出现敷冰时，冰冻雨雪风险系数为1.2；
3)地震风险系数：
a)设备室建筑倒塌时，地震风险系数为1.5；
b)设备室建筑出现裂缝时，地震风险系数为1.3；
c)供电系统不稳定时，地震风险系数为1.3；
d)应急系统无法使用时，地震风险系数为1.2；
4)沙尘风险系数为1。
社会因素主要分为人为施工和保电时期；社会因素系数可按照如下方式确定：
1)人为施工风险系数：
a)非电力系统施工时，人为施工风险系数为1.2；
b)变电站内施工时，人为施工风险系数为1.4；
2)保电时期风险系数：
a)一级保电时，即包括具有重大影响的国际会议、活动和国家级重要政治、经济、文化活动时期，保电时期风险系数为2；
b)二级保电时，即包括重要政治、经济、文化活动时期，全国性主要节假日、少数民族区域主要节假日，保电时期风险系数为1.6；
c)三级保电期间时，即为局部地区或场所保电，保电时期风险系数为1.2。
所述步骤3中，PCM设备故障损失度主要体现在PCM设备重要度和PCM设备承载业务重要度上；PCM设备故障损失度用LE表示，有：
LE＝w1×D+w2×S (3)
其中，D为PCM设备重要度，S为PCM设备承载业务重要度；w1和w2分别为D和S分别对应的权重值，且有w1+w2＝1。
根据PCM设备部署位置将PCM设备重要度分为总调、一级节点和省调、二级节点和地调、三级节点以及四级节点；PCM设备重要度按照如下方式确定：
1)部署于总调时，PCM设备重要度为91～100；
2)部署于一级节点和省调时，PCM设备重要度为71～90；
3)部署于二级节点和地调时，PCM设备重要度为41～70；
4)部署于三级节点时，PCM设备重要度为16～40；
5)部署于四级节点时，PCM设备重要度为1～15。
根据不同电力安全分区等级将PCM设备承载业务重要度设置为安全1区业务、安全2区业务、安全3区业务和安全4区业务；具体有：
1)PCM设备承载安全1区业务时，PCM设备承载业务重要度为76～100；
2)PCM设备承载安全2区业务时，PCM设备承载业务重要度为51～75；
3)PCM设备承载安全3区业务时，PCM设备承载业务重要度为26～50；
4)PCM设备承载安全4区业务时，PCM设备承载业务重要度为1～25。
所述步骤4中，PCM设备的安全风险分为PCM基准风险和基于问题的风险；PCM基准风险值用R1表示，有：
其中，LE为PCM设备故障损失度，F为PCM设备故障发生风险值；
基于问题的风险值用R2表示，有：
R2＝LE×P (5)
其中，P为PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明充分考虑电力PCM通信设备自身的特点，结合电力业务对整个电力通信网和电网的影响后果，将风险后果危害程度引入风险模型建设中，考虑的风险模型组成全面，具有完整、直观、实用的优点；
2、本发明对电力PCM通信设备风险评估指标进行了定量计算与分析的方法，进一步深化了电力通信网PCM设备风险分析的科学性与合理性；
3、本发明考虑了多种影响电力PCM通信设备风险分析的因素，并给出了对其进行风险评估的方法，尤其是提出的电力通信设备安全基准风险考虑电力PCM通信设备的板卡冗余度、运行条件、环境因素与管理因素，提出的带问题的风险考虑了电力通信设备承载业务的重要度与社会因素。
附图说明
图1是本发明实施例中电力通信中PCM设备的基准风险示意图；
图2是本发明实施例中电力通信中PCM设备的基于问题的风险示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提出的电力通信中PCM设备的安全风险量化评估方法充分考虑了通信设备自身的技术特征和特殊自然、社会环境下的风险评估的不同特点。提出的风险评估优化方法同理可以指导电力通信网传输设备、交换设备等多种设备的安全风险量化评估。提出的电力通信PCM设备安全基准风险考虑电力通信设备的板卡冗余度、运行条件、环境因素与管理因素，提出的带问题的风险考虑了电力通信设备承载业务的重要度与社会因素。可对电力通信网的设备风险分析起指导作用。
PCM(Pulse Code Modulation)设备即脉冲编码调制设备，是电力通信网中用户接入设备，它是行政交换机、调度总机及自动化数据设备与传输网的接入点，能提供二线、四线EM、64k及RS-232等接口，具有容量小、接口丰富的特点。目前，我国的PCM设备是通过2M接口与光纤传输网接入的，可提供3O个话路，主要用于话音及低速数据的传输。
本发明提供一种电力通信中PCM设备的安全风险量化评估方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：计算PCM设备故障发生风险值；
步骤2：计算PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率；
步骤3：计算PCM设备故障损失度；
步骤4：计算PCM基准风险值和基于问题的风险值，实现PCM设备的安全风险量化评估。
所述步骤1中，PCM设备故障发生的风险因素包括PCM设备性能关键指标、PCM设备重要板卡冗余度、PCM设备运行状态、PCM设备运行环境和PCM设备管理；
PCM设备故障发生风险值用F表示，有：
F＝k1×F1+k2×F2+k3×F3+k4×F4+k5×F5 (1)
其中，F1为PCM设备性能关键指标风险分值、F2为PCM设备重要板卡冗余度风险分值，F3为PCM设备运行状态风险分值，F4为PCM设备运行环境风险分值，F5为PCM设备管理风险分值；k1、k2、k3、k4和k5分别为F1、F2、F3、F4和F5对应的权重值，且有k1+k2+k3+k4+k5＝1。
所述PCM设备的关键性能指标主要有误码率D和传输时延T；PCM设备的误码正常水平是不大于10-8，当设备误码性能劣化时，将对设备的信号传输性能产生影响；当误码介于10-6和10-8时，风险较小；当误码介于10-6和10-3之间时，风险较大；当误码率大于10-3时，风险最大。PCM设备传输时延一般为0.3ms。当传输时延大于0.3ms时，可认为设备时延性能劣化，对设备的实时性能产生影响。因此，风险大于0.3ms时，风险较大。于是PCM设备性能关键指标风险分值按照如下方式确定：
1)D≤10-8时，PCM设备性能关键指标风险分值为0分；
2)10-8＜D≤10-6时，PCM设备性能关键指标风险分值为1～30分；
3)10-6＜D≤10-3时，PCM设备性能关键指标风险分值为31～50分；
4)D＞10-3时，PCM设备性能关键指标风险分值为51～80分；
5)T≥0.3ms时，PCM设备性能关键指标风险分值为30～50分。
PCM设备性能关键指标风险分值具体见表1：
表1
PCM设备重要板卡包括接口板卡、2M板卡、电源板卡、控制板卡和时钟板卡；目前电力系统要求在正常条件下，电源冗余配置，当一块电源板故障时，不影响设备正常供电，且设备2M板应该1+1配置，支路板卡1：N配置，其他故障风险包括铃流故障和软件故障。通信设备主用或热备用板件故障或冗余保护配置的板卡主、备用其中之一出现故障时对设备的风险影响程度是不同的。PCM设备重要板卡冗余度风险分值可按照如下方式确定：
1)确定接口板卡风险分值：
a)接口板卡无冗余配置时，接口板卡风险分值为20～40分；
b)接口板卡1:N配置时，接口板卡风险分值为1～20分；
c)接口板卡1+1配置时，接口板卡风险分值为0分；
d)接口板卡1块板卡故障，业务正常时，接口板卡风险分值为10～30分；
2)确定2M板卡风险分值：
a)2M板卡无冗余配置时，2M板卡风险分值为25～45分；
b)2M板卡1+1配置时，2M板卡风险分值为0分；
c)2M板卡1块板卡故障，业务正常时，2M板卡风险分值为15～35分；
3)确定电源板卡风险分值：
a)电源板卡无冗余配置时，电源板卡风险分值为30～50分；
b)电源板卡1+1配置时，电源板卡风险分值为0分；
c)电源板卡1块板卡故障，业务正常时，电源板卡风险分值为20～40分；
4)确定控制板卡风险分值：
控制板卡故障时，控制板卡风险分值为1～10分；
5)确定时钟板卡风险分值：
a)时钟板卡无冗余配置时，时钟板卡风险分值为1～15分；
b)时钟板卡1+1配置时，时钟板卡风险分值为0分；
c)时钟板卡1块板卡故障，业务正常时，时钟板卡风险分值为1～15分。
6)其他风险分值估算：
a)当发生铃流故障时，风险估算分值为1～10分；
b)当发生软件故障时，风险估算分值为1～10分。
PCM设备重要板卡冗余度风险分值具体见表2：
表2
PCM设备运行状态风险包括设备缺陷问题、网管与软件问题、电气连接不满足规定、设备投运时间长、家族同型号设备故障和时隙使用率高；PCM设备运行状态风险分值可按照如下方式确定：
1)确定设备缺陷问题风险分值：
a)接线端子锈蚀严重，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
b)接线端子接线松动，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
c)四线中继线故障，四线电平异常，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
2)确定网管与软件问题风险分值：
a)设备在网管出现告警，但设备仍能正常运行，网管与软件问题风险分值为5～15分；
b)设备脱管，但通信设备其他功能仍正常运行，网管与软件问题风险分值为5～15分；
c)设备掉电后复电原数据配置无法自动恢复，网管与软件问题风险分值为5～15分；
3)确定电气连接不满足规定风险分值：
a)接地系统不满足设备接地性能要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
b)防雷设施没有满足设备要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
c)防静电设施不满足设备要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
4)确定PCM设备投运时间风险分值：
a)处于试运行或超过3/4寿命期且不超过使用寿命，PCM设备投运时间风险分值为1～4分；
b)各种装置、元件、部件超过使用寿命，特性和误差不满足有关规程规定，PCM设备投运时间风险分值为5～10分；
5)确定家族同型号设备故障风险分值：
a)故障率1-2次/年，家族同型号设备故障风险分值为1～10分；
b)故障率3次/年及以上，家族同型号设备故障风险分值为11～20分；
6)确定时隙使用率风险分值：
当时隙使用率大于90％，时隙使用率风险分值为5～15分。
PCM设备运行状态风险分值具体见表3：
表3
PCM设备运行环境包括环境温度、环境相对湿度、环境尘埃和设备接地；正常条件下要求环境温度15～28℃，环境相对湿度<80％，环境无浮尘，且PCM设备接地电阻<5欧姆；PCM设备运行环境风险分值可按照如下方式确定：
1)确定环境温度风险分值：
a)环境温度越限时长超过评估周期10％时，环境温度风险分值为26～35分；
b)环境温度越限时长超过评估周期5％且小于评估周期10％时，环境温度风险分值为16～25分；
c)环境温度越限时长小于评估周期5％时，环境温度风险分值为5～15分；
2)确定环境相对湿度风险分值：
a)环境相对湿度越限时长超过评估周期20％时，环境温度风险分值为26～35分；
b)环境相对湿度越限时长超过评估周期10％且小于评估周期20％时，环境温度风险分值为16～25分；
c)环境相对湿度越限时长小于评估周期10％时，环境温度风险分值为5～15分；
3)确定环境尘埃风险分值：
a)浮尘严重时，即直径大于0.5um的灰尘粒子浓度≥5000粒/升，且直径为5um的灰尘粒子浓度≥50粒/升时，环境尘埃风险分值为8～15分；
b)浮尘一般时，即直径大于0.5um的灰尘粒子浓度＜5000粒/升，且直径为5um的灰尘粒子浓度<30粒/升时，环境尘埃风险分值为1～7分；
4)确定PCM设备接地风险分值：
a)设备接地电阻≥5欧姆时，PCM设备接地风险分值为21～40分；
b)设备接地电阻＜5欧姆时，PCM设备接地风险分值为1～20分。
PCM设备运行环境风险分值具体见表4：
表4
PCM设备管理风险因素包括PCM设备标识完整性、图纸及资料情况、PCM设备重要数据备份及重要板卡备用盘；设备标识完整性：子架、板卡、端子、业务用户的名称和编号等标识情况。技术图纸及资料：传输设备技术手册、使用说明书；跳纤、同轴电缆、音频电缆接线竣工图、设备资源管理情况。PCM设备管理风险分值可按照如下方式确定：
1)确定PCM设备标识完整性风险分值：
a)设备标识错误，PCM设备标识完整性风险分值为16～25分；
b)设备标识不规范，PCM设备标识完整性风险分值为5～15分；
2)确定图纸及资料情况风险分值：
a)图纸和资料记录错误，图纸及资料情况风险分值为16～25分；
b)资料和资源不齐全，图纸及资料情况风险分值为5～15分；
3)确定PCM设备重要数据备份风险分值：
a)PCM设备重要数据无备份，PCM设备重要数据备份风险分值为26～35分；
b)PCM设备重要数据备份数据无计划，PCM设备重要数据备份风险分值为15～25分；
c)PCM设备重要数据周期更新数据备份，PCM设备重要数据备份风险分值为0分；
4)确定重要板卡备用盘风险分值：
a)重要板件备用盘没有时，重要板卡备用盘风险分值为26～35分；
b)重要板件备用盘不齐全，重要板卡备用盘风险分值为15～25分。
PCM设备管理风险分值具体见表5：
表5
所述步骤2中，PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性因素主要包括故障发生风险因素、自然灾害因素和社会因素；PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率用P表示，有：
其中，F为PCM设备故障发生风险值，经计算后的故障发生风险值在0-100之间；S为社会因素系数；N为自然灾害系数。
自然灾害因素主要包括台风、雷雨大风、冰冻雨雪、地震和沙尘；自然灾害系数按照如下方式确定：
1)台风风险系数：
a)预报为黄色预警时，台风风险系数为1.2；
b)预报为橙色预警时，台风风险系数为1.4；
c)预报为红色预警时，台风风险系数为1.8；
2)雷雨大风风险系数：
a)预报为黄色预警时，雷雨大风风险系数为1.1；
b)预报为橙色预警时，雷雨大风风险系数为1.3；
c)预报为红色预警时，雷雨大风风险系数为1.5；
3)冰冻雨雪风险系数：
a)温度降至0℃以下时，冰冻雨雪风险系数为1.1；
b)设备表面出现敷冰时，冰冻雨雪风险系数为1.2；
3)地震风险系数：
a)设备室建筑倒塌时，地震风险系数为1.5；
b)设备室建筑出现裂缝时，地震风险系数为1.3；
c)供电系统不稳定时，地震风险系数为1.3；
d)应急系统无法使用时，地震风险系数为1.2；
4)沙尘风险系数为1。
社会因素主要分为人为施工和保电时期；社会因素系数可按照如下方式确定：
1)人为施工风险系数：
a)非电力系统施工时，人为施工风险系数为1.2；
b)变电站内施工时，人为施工风险系数为1.4；
2)保电时期风险系数：
a)一级保电时，保电时期风险系数为2；
b)二级保电时，保电时期风险系数为1.6；
c)三级保电时，保电时期风险系数为1.2。
自然灾害系数和社会因素系数具体见表6：
表6
所述步骤3中，PCM设备故障损失度主要体现在PCM设备重要度和PCM设备承载业务重要度上；PCM设备故障损失度用LE表示，有：
LE＝w1×D+w2×S (3)
其中，D为PCM设备重要度，S为PCM设备承载业务重要度；w1和w2分别为D和S分别对应的权重值，且有w1+w2＝1。
根据PCM设备部署位置将PCM设备重要度分为总调、一级节点和省调、二级节点和地调、三级节点以及四级节点；PCM设备重要度按照如下方式确定：
1)部署于总调时，PCM设备重要度为91～100；
2)部署于一级节点和省调时，PCM设备重要度为71～90；
3)部署于二级节点和地调时，PCM设备重要度为41～70；
4)部署于三级节点时，PCM设备重要度为16～40；
5)部署于四级节点时，PCM设备重要度为1～15。
PCM设备重要度具体见表7：
表7
根据不同电力安全分区等级将PCM设备承载业务重要度设置为安全1区业务、安全2区业务、安全3区业务和安全4区业务；具体有：
1)PCM设备承载安全1区业务时，PCM设备承载业务重要度为76～100；
2)PCM设备承载安全2区业务时，PCM设备承载业务重要度为51～75；
3)PCM设备承载安全3区业务时，PCM设备承载业务重要度为26～50；
4)PCM设备承载安全4区业务时，PCM设备承载业务重要度为1～25。
PCM设备承载业务重要度具体见表8：
表8
所述步骤4中，PCM设备的安全风险分为PCM基准风险和基于问题的风险；其中基准风险由风险因素贡献度评估值与风险因素类权重有关。而基于问题的风险是设备处于检修、突发气象灾害等非正常条件下的风险。当处于非正常条件时设备的基准风险将急剧增加，需要进行特殊维护。
如图1，PCM基准风险值不考虑自然灾害因素风险系数和社会因素风险系统，综合考虑设备故障损失程度和故障发生风险。PCM基准风险值用R1表示，有：
其中，LE为PCM设备故障损失度，F为PCM设备故障发生风险值；
如图2，PCM基于问题的风险值需考虑自然灾害因素风险系数和社会因素风险系数，综合考虑设备故障损失程度和设备故障发生可能性概率。基于问题的风险值用R2表示，有：
R2＝LE×P (5)
其中，P为PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率。
实施例
PCM设备风险参数设定见表9，通过PCM风险量化评估方法计算出：PCM设备的基准风险为4.55，基于问题的风险为：16.38。说明PCM设备的风险值落在了正常范围内，说明PCM设备风险等级比较低，进行正常的维护即可。
表9
通过提高某些风险因素的风险值观察，见表10，通过提高设备性能关键指标、运行状态的风险值，根据提出的风险模型可以计算出该种状态下，PCM设备的基准风险值为38.15，基于问题的风险为137.34。可以看出PCM设备的基准风险处于高等级风险范围内，因此这时应对设备作详细的评估与检查，降低设备的风险从而降低其对网络的影响。
表10
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种电力通信中PCM设备的安全风险量化评估方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：计算PCM设备故障发生风险值；
步骤2：计算PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率；
步骤3：计算PCM设备故障损失度；
步骤4：计算PCM基准风险值和基于问题的风险值，实现PCM设备的安全风险量化评估；
所述步骤1中，PCM设备故障发生的风险因素包括PCM设备性能关键指标、PCM设备重要板卡冗余度、PCM设备运行状态、PCM设备运行环境和PCM设备管理；
PCM设备故障发生风险值用F表示，有：
F＝k1×F1+k2×F2+k3×F3+k4×F4+k5×F5 (1)
其中，F1为PCM设备性能关键指标风险分值、F2为PCM设备重要板卡冗余度风险分值，F3为PCM设备运行状态风险分值，F4为PCM设备运行环境风险分值，F5为PCM设备管理风险分值；k1、k2、k3、k4和k5分别为F1、F2、F3、F4和F5对应的权重值，且有k1+k2+k3+k4+k5＝1；
所述PCM设备的性能关键指标有误码率D和传输时延T；于是PCM设备性能关键指标风险分值按照如下方式确定：
1)D≤10-8时，PCM设备性能关键指标风险分值为0分；
2)10-8＜D≤10-6时，PCM设备性能关键指标风险分值为1～30分；
3)10-6＜D≤10-3时，PCM设备性能关键指标风险分值为31～50分；
4)D＞10-3时，PCM设备性能关键指标风险分值为51～80分；
5)T≥0.3ms时，PCM设备性能关键指标风险分值为30～50分；
PCM设备重要板卡包括接口板卡、2M板卡、电源板卡、控制板卡和时钟板卡；PCM设备重要板卡冗余度风险分值可按照如下方式确定：
1)确定接口板卡风险分值：
a)接口板卡无冗余配置时，接口板卡风险分值为20～40分；
b)接口板卡1:N配置时，接口板卡风险分值为1～20分；
c)接口板卡1+1配置时，接口板卡风险分值为0分；
d)接口板卡1块板卡故障，业务正常时，接口板卡风险分值为10～30分；
2)确定2M板卡风险分值：
a)2M板卡无冗余配置时，2M板卡风险分值为25～45分；
b)2M板卡1+1配置时，2M板卡风险分值为0分；
c)2M板卡1块板卡故障，业务正常时，2M板卡风险分值为15～35分；
3)确定电源板卡风险分值：
a)电源板卡无冗余配置时，电源板卡风险分值为30～50分；
b)电源板卡1+1配置时，电源板卡风险分值为0分；
c)电源板卡1块板卡故障，业务正常时，电源板卡风险分值为20～40分；
4)确定控制板卡风险分值：
控制板卡故障时，控制板卡风险分值为1～10分；
5)确定时钟板卡风险分值：
a)时钟板卡无冗余配置时，时钟板卡风险分值为1～15分；
b)时钟板卡1+1配置时，时钟板卡风险分值为0分；
c)时钟板卡1块板卡故障，业务正常时，时钟板卡风险分值为1～15分；
PCM设备运行状态风险包括设备缺陷问题、网管与软件问题、电气连接不满足规定、设备投运时间长、家族同型号设备故障和时隙使用率高；PCM设备运行状态风险分值可按照如下方式确定：
1)确定设备缺陷问题风险分值：
a)接线端子锈蚀严重，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
b)接线端子接线松动，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
c)四线中继线故障，四线电平异常，设备缺陷问题风险分值为5～15分；
2)确定网管与软件问题风险分值：
a)设备在网管出现告警，但设备仍能正常运行，网管与软件问题风险分值为5～15分；
b)设备脱管，但通信设备其他功能仍正常运行，网管与软件问题风险分值为5～15分；
c)设备掉电后复电原数据配置无法自动恢复，网管与软件问题风险分值为5～15分；
3)确定电气连接不满足规定风险分值：
a)接地系统不满足设备接地性能要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
b)防雷设施没有满足设备要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
c)防静电设施不满足设备要求，电气连接不满足规定风险分值为5～15分；
4)确定PCM设备投运时间风险分值：
a)处于试运行或超过3/4寿命期且不超过使用寿命，PCM设备投运时间风险分值为1～4分；
b)各种装置、元件、部件超过使用寿命，特性和误差不满足有关规程规定，PCM设备投运时间风险分值为5～10分；
5)确定家族同型号设备故障风险分值：
a)故障率1-2次/年，家族同型号设备故障风险分值为1～10分；
b)故障率3次/年及以上，家族同型号设备故障风险分值为11～20分；
6)确定时隙使用率风险分值：
当时隙使用率大于90％，时隙使用率风险分值为5～15分；
PCM设备运行环境包括环境温度、环境相对湿度、环境尘埃和设备接地；正常条件下要求环境温度15～28℃，环境相对湿度<80％，环境无浮尘，且PCM设备接地电阻<5欧姆；PCM设备运行环境风险分值可按照如下方式确定：
1)确定环境温度风险分值：
a)环境温度越限时长超过评估周期10％时，环境温度风险分值为26～35分；
b)环境温度越限时长超过评估周期5％且小于评估周期10％时，环境温度风险分值为16～25分；
c)环境温度越限时长小于评估周期5％时，环境温度风险分值为5～15分；
2)确定环境相对湿度风险分值：
a)环境相对湿度越限时长超过评估周期20％时，环境温度风险分值为26～35分；
b)环境相对湿度越限时长超过评估周期10％且小于评估周期20％时，环境温度风险分值为16～25分；
c)环境相对湿度越限时长小于评估周期10％时，环境温度风险分值为5～15分；
3)确定环境尘埃风险分值：
a)浮尘严重时，即直径大于0.5um的灰尘粒子浓度≥5000粒/升，且直径为5um的灰尘粒子浓度≥50粒/升时，环境尘埃风险分值为8～15分；
b)浮尘一般时，即直径大于0.5um的灰尘粒子浓度＜5000粒/升，且直径为5um的灰尘粒子浓度<30粒/升时，环境尘埃风险分值为1～7分；
4)确定PCM设备接地风险分值：
a)设备接地电阻≥5欧姆时，PCM设备接地风险分值为21～40分；
b)设备接地电阻＜5欧姆时，PCM设备接地风险分值为1～20分；
PCM设备管理风险因素包括PCM设备标识完整性、图纸及资料情况、PCM设备重要数据备份及重要板卡备用盘；PCM设备管理风险分值可按照如下方式确定：
1)确定PCM设备标识完整性风险分值：
a)设备标识错误，PCM设备标识完整性风险分值为16～25分；
b)设备标识不规范，PCM设备标识完整性风险分值为5～15分；
2)确定图纸及资料情况风险分值：
a)图纸和资料记录错误，图纸及资料情况风险分值为16～25分；
b)资料和资源不齐全，图纸及资料情况风险分值为5～15分；
3)确定PCM设备重要数据备份风险分值：
a)PCM设备重要数据无备份，PCM设备重要数据备份风险分值为26～35分；
b)PCM设备重要数据备份数据无计划，PCM设备重要数据备份风险分值为15～25分；
c)PCM设备重要数据周期更新数据备份，PCM设备重要数据备份风险分值为0分；
4)确定重要板卡备用盘风险分值：
a)重要板件备用盘没有时，重要板卡备用盘风险分值为26～35分；
b)重要板件备用盘不齐全，重要板卡备用盘风险分值为15～25分；
所述步骤2中，PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性因素包括故障发生风险因素、自然灾害因素和社会因素；PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率用P表示，有：
其中，F为PCM设备故障发生风险值，S为社会因素系数，N为自然灾害系数；
自然灾害因素包括台风、雷雨大风、冰冻雨雪、地震和沙尘；自然灾害系数按照如下方式确定：
1)台风风险系数：
a)预报为黄色预警时，台风风险系数为1.2；
b)预报为橙色预警时，台风风险系数为1.4；
c)预报为红色预警时，台风风险系数为1.8；
2)雷雨大风风险系数：
a)预报为黄色预警时，雷雨大风风险系数为1.1；
b)预报为橙色预警时，雷雨大风风险系数为1.3；
c)预报为红色预警时，雷雨大风风险系数为1.5；
3)冰冻雨雪风险系数：
a)温度降至0℃以下时，冰冻雨雪风险系数为1.1；
b)设备表面出现敷冰时，冰冻雨雪风险系数为1.2；
3)地震风险系数：
a)设备室建筑倒塌时，地震风险系数为1.5；
b)设备室建筑出现裂缝时，地震风险系数为1.3；
c)供电系统不稳定时，地震风险系数为1.3；
d)应急系统无法使用时，地震风险系数为1.2；
4)沙尘风险系数为1；
社会因素分为人为施工和保电时期；社会因素系数可按照如下方式确定：
1)人为施工风险系数：
a)非电力系统施工时，人为施工风险系数为1.2；
b)变电站内施工时，人为施工风险系数为1.4；
2)保电时期风险系数：
a)一级保电时，保电时期风险系数为2；
b)二级保电时，保电时期风险系数为1.6；
c)三级保电时，保电时期风险系数为1.2；
所述步骤3中，PCM设备故障损失度体现在PCM设备重要度和PCM设备承载业务重要度上；PCM设备故障损失度用LE表示，有：
LE＝w1×D+w2×S (3)
其中，D为PCM设备重要度，S为PCM设备承载业务重要度；w1和w2分别为D和S分别对应的权重值，且有w1+w2＝1；
根据PCM设备部署位置将PCM设备重要度分为总调、一级节点和省调、二级节点和地调、三级节点以及四级节点；PCM设备重要度按照如下方式确定：
1)部署于总调时，PCM设备重要度为91～100；
2)部署于一级节点和省调时，PCM设备重要度为71～90；
3)部署于二级节点和地调时，PCM设备重要度为41～70；
4)部署于三级节点时，PCM设备重要度为16～40；
5)部署于四级节点时，PCM设备重要度为1～15；
根据不同电力安全分区等级将PCM设备承载业务重要度设置为安全1区业务、安全2区业务、安全3区业务和安全4区业务；具体有：
1)PCM设备承载安全1区业务时，PCM设备承载业务重要度为76～100；
2)PCM设备承载安全2区业务时，PCM设备承载业务重要度为51～75；
3)PCM设备承载安全3区业务时，PCM设备承载业务重要度为26～50；
4)PCM设备承载安全4区业务时，PCM设备承载业务重要度为1～25；
所述步骤4中，PCM设备的安全风险分为PCM基准风险和基于问题的风险；PCM基准风险值用R1表示，有：
其中，LE为PCM设备故障损失度，F为PCM设备故障发生风险值；
基于问题的风险值用R2表示，有：
R2＝LE×P (5)
其中，P为PCM设备基于问题的风险故障发生的可能性概率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |