Đánh giá độ tin ậy của hệ thống thông tin điện lực

Các ký hiệu sử dụng trong cây hỏng hóc7-Bảng 2.1 Các loại tổng đài và thiết bị truyền trên đờng trục thông tin Bắ- c-Nam Bảng 2.2 Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng đờng tr

HÀ N - ỘI 2005

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205115191000000

Hình 1.2: Graph có hớng

Hình 1.3: Network

Hình 1.4: Network với Flow bằng không ở tất cả các cung

Hình 1.5: Network với Flow là 2

Hình 1.6: Network với Flow đợc gia tăng 3

Hình 1.7: Network với Flow đợc cập nhật thêm 3

Hình 1.8: Network với Flow tiếp tục cập nhật thêm 1

Hình 1.9:Graph với lát cắt tối thiểu

Hình 1.1: Dung lợng từng cung trên lát cắt tối thiểu

Hình 1.11: Graph với lát cắt có dung lợng 5 + 9 = 14

Hình 1.12: Graph với lát cắt có dung lợng 3 + 2 + 9 = 14

Hình 1.12: Graph với lát cắt có dung lợng 3 + 2 + 9 = 14

Hình 1.13: Graph với lát cắt có dung lợng 2 + 1 + 3 + 3 = 9

Hình1.14: Hàm mật độ hỏng theo luật phân bố mũ

Hình1.15: Mô tả ví dụ một cây hỏng hóc

Hình 2.1: Mạng đờng trục chính (backbone) HTTT điện lực Việt Nam Hình 2.2: Các RING trên đờng trục chính

Hình 2.3: Mạng đờng trục HTTT điện lực khu vực Miền Bắc

Hình 2.4: Mạng đờng trục HTTT điện lực khu vực Miền Trung

Hình 2.5: Mạng đờng trục HTTT điện lực khu vực Miền Nam

Hình 2.6: Mạng nhánh HTTT điện lực khu vực Miền Bắc

Hỡnh 3.1: Cấu trỳc cỏp sợi quang

Hình3.2: Cấu trúc cơ bản của một kênh truyền dẫn Quang

Hình 3.3: Thiết bị truyền dẫn SDH/STM

Hình 3.4: Thiết bị truyền dẫn SMA

Hình 3.5: Thiết bị Modem quang

Hình 3.8: Tuyến quang Trạm 500kV Hoà Bình Thuỷ điện Hoà Bình Điện lực - - Hoà Bình

Hình 3.9: Tuyến quang Hà Nội - Đông Anh

Hình 3.10: Cấu trúc cơ bản kênh tryền dẫn Viba số

Hình3.11: Tuyến Viba trạm 110 k V Phủ lý trạm 110 kV Lý nhân –

Hình3.12: Tuyến Viba Điện lực Thái Bình – Trạm 110kV

Hình 3.13: Tuyến Viba Điện lực Hải Phòng – Trạm Thuỷ Nguyên

Hình 4.1: Sơ đồ logic kênh truyền dẫn quang

Hình 4.2: Sự kiện đỉnh kênh truyền dẫn uang ( q )

Hình 4.3: Sự kiện mất dữ liệu

Hình 4.4: Sự kiện hỏng hóc Work Station

Hình 4.5: Sự kiện hỏng hóc Application Sever

Hình 4.12: Sự kiện không điều khiển đợc

Hình 4.13: Các khối cơ bản của kênh Viba

H×nh 4.16: Sù kiÖn mÊt d÷ liÖu

H×nh 4.17: Sù kiÖn háng hãc Base Station

H×nh 4.18: Sù kiÖn háng hãc Work Station

H×nh 4.19: Sù kiÖn háng hãc Ap lication Sever p

H×nh 4.26: Sù kiÖn háng hãc Repeater Station

H×nh 4.27: Sù kiÖn háng hãc Remote Station (sù kiÖn mÊt d÷ liÖu)

H×nh 4.28: Sù kiÖn kh«ng ®iÒu khiÓn ®îc

H×nh 4.29: Sù kiÖn háng hãc Remote Station (sù kiÖn kh«ng ®iÒu khiÓn ®îc)

Bảng 1.2-Điạ chỉ các trạm điện, các Trung tâm điều độ có kênh Hotline với A1 Bảng 1.3 Điạ chỉ và số điện thoại các kênh giả trực thông nối với rung tâm điều - T

độ A0,A1

Bảng 1.4 Các loại thông tin Rơle bảo vệ

-Bảng 1.5 Các loại tổng đài và các nút thông tin tơng ứng

-Bảng 1.6 Kết quả giả định kiểm tra thiết bị

-Bảng 1 Các ký hiệu sử dụng trong cây hỏng hóc

7-Bảng 2.1 Các loại tổng đài và thiết bị truyền trên đờng trục thông tin Bắ- c-Nam Bảng 2.2 Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng đờng trục M- iên Bắc Bảng 2.3 Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng - đờng trục Miền Trung Bảng 2.4 Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng đờng trục Miền Nam-Bảng 3.1-Cỏc ưu nhược điểm của sợi quang

Bảng 3.2-Tốc độ truyền dẫn của SDH

Bảng 3.3-Phõn loại, cơ chế và sử dụng súng vụ tuyến

Bảng 4.1 Độ không sẵn sàng của các thiết bị trên kênh truyền dẫn quang

-Bảng 4.2 Độ không sẵn sàng của các thiết bị trên kênh truyền Viba

-Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

AGC Auto Gain Control

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương pháp truyền dẫn không

đồng bộ

CAS Channel Associated Signaling Báo hiệu liền kênh

EHF Extremely High Frequency Băng tần siêu cao

IM Intensity Modulation Điều chế cường độ

ISDN Integrated Services Video Network

MTBF Mean Time Between Failure

MTTR Mean Time To Repair

ODP Optical Diverse Protection Bảo vệ thay đổi quang

PABX Private Automatic Branch

PC Personal Computer

PCM Pulse Code Modulation

PCU Process Communication Unit

PDH Plesionchronous Digital Hierachy

PLC Power Line Carrier

PVC Polivinyl Clorua

RF Radio Frequency

RTU Remote Terminal Unit

Acquisition System SDH Synchronous Digital Hierachy

SDM Space Division Multiplexing

STM Synchronous Transfer Mode Kiểu truyền đồng bộ

TDM Time Division Multiple Access

TX Transmitter

UHF Ultra High Frequency Tần số rất cao

VHF Very High Frequency

VLF Very Low Frequency Tần số rất thấp

thông VN WDM Wavelengths Division

Multiplexing Bộ dồn kênh phân chia độ dài sóng

hỏi những phơng pháp nghiên cứu thích hợp để đánh giá độ tin cậy của các loại kênh thông tin nói riêng và của hệ thống thông tin Điện lực nói chung

Đề tài “Đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin điện lực” nhằm mục đích xây

dựng mô hình nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin Điện lực Việt Nam

áp dụng các mô hình đã đợc xây dựng để đánh giá độ tin cậy của một số loại kênh thông tin đã đợc sử dụng trong công tác điều độ hệ thống điện

Nội dung của đề tài đợc trình bầy trong 4 chơng:

Chơng 1: Những vấn đề chung về độ tin cậy và các phơng pháp đánh giá độ tin

cậy của hệ thống thông in Điện lực t

Chơng 2: Nghiên cứu cấu trúc của hệ thống thông tin iện lực Việt Nam.Đ

Chơng 3: Các công nghệ truyền dẫn thông tin trong hệ thống thông tin Điện lực

Tôi xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thày giáo VS.GS.TSKH Trần Đình Long

và các thầy cô giáo đã tận tình truyền thụ kiến thức cho tôi trong quá trình học tập tại trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Viễn thông điện lực Miền Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập tại Trung tâm

Chơng I những vấn đề chung về độ tin cậy và các phơng pháp đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin

 Có ảnh hởng đến mọi hoạt động của nền kinh tế quốc dân

 Khi có sự cố gây tổn thất nghiêm trọng và rộng khắp do quá trình xảy ra

sự cố rất nhanh nếu không có biện pháp ngăn chặn kịp thời sẽ nhanh chóng lan rộng

Do đó việc vận hành và bảo vệ hệ thống điện cần có các phơng tiện hữu hiệu, đắc lực trợ giúp Một trong các phơng tiện đắc lực đó là hệ thống thông tin điện lực, với vai trò:

1.1.1 Đáp ứng nhu cầu thông tin vận hành cho các trung tâm điều độ: Điều

độ Quốc gia, Điều độ Miền, Điều độ các Tỉnh với các dịch vụ thông tin:

Đây là một lợng thông tin rất lớn với nhiều chủng loại, với các mức độ quan trọng khác nhau, do đó đi cùng với chúng là các công nghệ truyền dẫn khác nhau, ta có thể tạm phân loại thành các dạng thông tin sau:

 Điện thoại trực thông (Nhấc thẳng)

ở cấu hình kênh trực thông, các máy điện thoại đợc đầu nối tơng ứng 1:1, khi các máy ở trạm đầu xa nhấc máy, máy điện thoại tơng ứng ở trung tâm sẽ reo chuông và ngợc lại

Có hơn 40 kênh hotline giữa trung tâm điều độ quốc gia A0 với các trạm

điện, các trung tâm điều độ cấp dới, các nhà máy điện quan trọng:

7 NMĐ Uông Bí 27 Trung tâm Điều độ A2

Ngoài ra còn có hàng chục kênh giữa trung tâm điều độ A1 với các trạm đầu

xa nằm trong mạng lới các đơn vị do trung tâm điều độ miền bắc quản lý

Bảng 1.2-Điạ chỉ các trạm điện, các trung tâm điều độ

Hay còn gọi là giả trực thông, ở đây mỗi một điện thoại ở trạm đầu xa có một

số để liên lạc, khi thiết lập phiên đàm thoạ , tổng đài sẽ tự động quay số tới trạm i

đầu xa đó

Hiện nay trung tâm A0,A1 đang sử dụng các kênh giả trực thông sau:

Bảng 1.3-Điạ chỉ và số điện thoại các kênh giả trực thông

nối với trung tâm điều độ A0,A1

Ngoài ra còn nhiều các kênh giả trực thông khác nữa

 Lợng thông tin truyền tín hiệu rơle bảo vệ:

Lợng thông tin này gồm nhiều loại thông tin khác nhau, tuỳ thuộc vào loại bảo vệ và yêu cầu thông tin của đơn vị sử dụng Ví dụ tín hiệu từ rơle bảo vệ tại trạm điện 110kV truyền về trung tâm điều độ:

Bảng 1.4-Các loại thông tin Rơle bảo vệ

điện áp là tại trạm hay tại trung tâm (Local/ Remote)

11 E1.17 Earth Fault 01 Tín hiệu bảo vệ chạm

đất

12 E1.17 Over Current 01 Tín hiệu bảo vệ quá

dòng

13 E1.17 C.B Not Ready 01

Tín hiệu máy cắt bị

đa ra khỏi vị trí làm việc

14 E1.17 Protection Fault 01 Tín hiệu rơ le bảo vệ

bị hỏng

Tín hiệu chế độ điều khiển máy cắt tại trạm hay tại trung tâm (Local/ Remote)

 Hệ thống SCADA: Với nhiệm vụ giám sát, điều khiển và thu thập số liệu

sản xuất, do đó lợng thông tin phục vụ các hệ thống SCADA là rất lớn với nhiều loại thông tin khác nhau nh:

Trạng thái tiếp điểm phụ của máy cắt, cầu dao cách ly

Tín hiệu đo lờng: U, I, P, Q, Cos ϕ,

Tín hiệu điều khiển đóng cắt các máy cắt, điều khiển nấc máy biến áp

 Kênh truyền dữ liệu tốc độ cao: Phục vụ công tác tự động hoá, điều

khiển hệ thống điện nh các kênh bảo vệ tần số

 Cung cấp dịch vụ đa phơng tiện: Nh truyền hình quan sát từ xa, truyền số liệu thời gian thực

1.1.2 Đảm bảo nhu cầu thông tin quản lý cho các cơ quan chức năng, các

đơn vị thành viên thuộc Tổng công ty iện lực Việt Nam, phục vụ công tác Đ quản lý kinh doanh và phân phối điện

Nhờ khả năng liên kết mạng tổng đài, liên kết mạng truyền số liệu, mạng thông tin điện lực đã và đang cung cấp các dịch vụ thông tin quản lý, ngày càng

mở rộng và nâng cao chất lợng:

 Điện thoại:

Hiện nay mạng thông tin điện lực đã cung cấp dịch vụ gọi điện thoại nội bộ

và các phiên đàm thoại từ máy 5 số của mạng nội bộ gọi vào mạng điện thoại 7

 Truyền dữ liệu

Đây là một lĩnh vực đầy ti m năng và khó khăn của ngành điện lực, về ì chỉ trong một thời gian ngắn nữa khi thị trờng điện lực phát triển, lơng thông tin phục vụ giao dịch rất lớn Hiện nay l ng thông tin chỉ dừng lại ở những số liệu ợthống kê, kế toán

Lợng thông tin này đợc truyền từ các máy tính PC kết nối trong mạng LAN của các đơn vị với nhau thông qua kênh truyền

 Dịch vụ truyền thanh, truyền hình

Mạng thông tin điện lực với đặc điểm dày đặc và rộng khắp cả nớc, hơn thế nữa, khi ngành viễn thông điện lực đa vào khai thác m ng lới các kênh thông ạtin quang bám theo các đờng dây tải điện, đã tạo cho mình một lợi thế có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông cho bản thân các công ty điện lực, các nhà máy điện khi truyền đi những hình ảnh sống động về các hoạt động của mình tới các cấp quản lý cao hơn nh là: Bộ công nghiệp, Tổng công ty điện lực và các

đơn vị quan tâm,

Bên cạnh đó mạng viễn thông điện lực còn cung cấp các kênh thông tin truyền dữ liệu cho các đơn vị kinh doanh truyền hình

 Nhận xét sơ bộ về dung lợng thông tin phục vụ ngành điện và khả năng

đáp ứng về mặt lu lọng của các kênh truyền:

Qua phân tích các loại dữ liệu đợc truyền trên mạng thông tin điện lực, để phục vụ cho công tác vận hành, điều khiển, quản lý trong ngành điện và các dữ liệu dịch vụ cho các ngành khác, ta có thể đa ra một số những nhận xét về đặc

điểm dữ liệu nh sau:

 Lợng thông tin đa dạng, nhiều chủng loại

 Tầm ảnh hởng lớn, có tính chất quyết định

 Dung lựơng thông tin lớn

 Phạm vi vận chuyển rộng, qua nhiều loại địa hình

 Thời gian trao đổi liên tục với tần suất cao

Nh vậy việc xây dựng, quản lý, vận hành, quy hoạch và khai thác mạng thông tin điện lực đòi hỏi nhiều thời gian, công sức và tài chính để đảm bảo chất lợng phục vụ tốt đáp ứng đợc nhu cầu về giải thông

Hiện nay mạng thông tin điện lực đang từng bớc nâng cấp, thay thế các thiết

bị truyền dẫn để đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng tăng của lợng thông tin và phù hợp với các hệ thống vận hành, giám sát, quản lý đang đợc nâng cấp trong ngành điện:

Về kênh truyền: Hiện nay hệ thống thông tin điện lực đang sử dụng các loại

kênh truyền sau:

 Cáp quang

 Vô tuyến siêu cao tần (Vi ba)

 Tải ba (PLC – Power Line Carrier)

 Dây dẫn phụ hoăc cáp thông tin Các kênh có dung lợng nhỏ (16kbps, 64kbps) đang dần đợc thay thế bởi các kênh truyền công nghệ quang có dung lợng lớn gấp nhiều lần (2Mbps) nâng cao khả năng tải của các tuyến kênh thông tin

Về thiết bị tổng đài: Hiện nay hệ thống thông tin điện lực đang sử dụng nhiều

loại tổng đài khác nhau của các hãng lớn trên thế giới đảm bảo phù hợp với các nút thông tin theo tiêu chuẩn và dung lợng truyền qua

Các loại tổng đài đang đợc sử dụng:

Bảng 1.5-Các loại tổng đài và các nút thông tin tơng ứng

Môn, Phú âm, Đa Nhim L

7 AT&T

ĐL.Cần Thơ, ĐL Nam Định, ĐL.Tân Bình, L.Hải Dơng, ĐL.Hải Phòng, ĐL.Quản Ninh L.Lạng Sơn, NMĐ Cần Thơ, Rạch Giá

8 Coral.1 ĐL.Điện Biên

9 Coral.1 Ban A Miền Bắc

9 Ericson Sóc Sơn, Bắc Giang, Phả Lại 2

10 Medin BQL NMĐ Phả ại L

13 Hicom 353 Mai Động, Chèm, Đông Anh

14 Hicom 300 220kV Việt Trì, Tuyên Quang, 220kV Nghi

pháp và bài toán về luồng dữ liệu

1.1.3 Tăng cờng cho mạng viễn thông Quốc gia:

Khai thác tối đa các u thế sẵn có của các tuyền đờng dây tải điện để phối hợp xây dựng các tuyến cáp quang trên các đờng dây tải điện này là một giải pháp chủ yếu của hầu hết các quốc gia Thực hiện chơng trình quang hoá hệ thống viễn thông vừa đợc lợi về cả kỹ thuật và kinh tế

1.2 Độ tin cậy và các Chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin điện lực

1.2.1 Khái niệm Độ tin cậy

Là khả năng của đối tợng thực hiện đầy đủ chức năng của mình, đảm bảo các chỉ tiêu vận hành trong giới hạn cho trớc tơng ứng với điều kiện và chế độ

sử dụng, chế độ bảo hành kỹ thuật, sửa chữa, tàng trữ và chuyên chở đã đợc quy

định

Đối với HTTT điện lực và một số hệ thống khác để đánh giá ĐTC của hệ thống hay phần tử ta có thể đánh giá thông qua hệ số không sẵn sàng thực hiện

đầy đủ các chức năng của chúng

1.2.2 Chỉ tiêu đánh đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin điện lực

Hệ thống thông tin điện lực với vai trò truyền tải các thông tin phục vụ cho ngành điện lực nh đã nêu ở phần trớc Với những công nghệ và thiết bị truyền tín hiệu hiện đại ngày nay lợng thông tin về dữ liệu trạng thái và thông số đo

đếm, điều khiển đã đợc đáp ứng đầy đủ về dung lợng kênh truyền, nhng trong tơng lai khi thị trờng điện lực phát triển thì đây là một bài toán mới cần phải đợc nghiên cứu trớc để đáp ứng giải thông đảm bảo không bị quá tải thông tin đợc truyền trên mạng

Chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin điện lực đợc xem xét ở hai khía cạnh:

 Khía cạnh thứ nhất: Khả năng nhận đợc thông tin hoặc khả năng không thấy thông tin

 Khía cạnh thứ hai: Đáp ứng đợc khả năng thông qua cần thiết (Đảm bảo lu lợng thông tin truyền trên mạng không bị quá tải)

1.2.2.1 K hả năng đáp ứng lu lợng thông tin truyền trên mạng (Khả năng thông qua)

Khi đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin điên lực về khía cạnh giải thông, trớc hết ta đi vào phân tích lợng thông tin trao đổi ở thời điểm hiện tại

và tơng lai của ngành Điện lực, để qua đó thấy rõ đợc tính xác thực và sự cần thiết của việc đa ra các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy vào năng lực thông qua của

các kênh thông tin

 Các khái niệm, chỉ tiêu đánh giá khả năng thông qua và thuật toán Ford–Fulkerson tìm luồng cực đại

 Các khái niệm và chỉ tiêu đánh giá khả năng thông qua:

Graph: Là một đối tợng gồm các đỉnh và các cạnh sao cho mọi cạnh đều

nối hai đỉnh khác nhau và không có hai cạnh nào cùng nối hai đỉnh giống

nhau

Ví dụ ta có một số Graph nh hình 1.1:

-ở trên chúng ta mới chỉ đề cập về Graph thông thờng, tuy nhiên chúng

ta có thể định hớng các cạnh của Graph thông thờng để nó trở thành Graph

có hớng, khi đó chúng ta gọi cạnh của Graph là cung

Hình sau sẽ thể hiện các Graph có hớng:

Hình 2- 1 Graph có hớng

Mạng và Luồng

Bây giờ chúng ta sẽ coi các cạnh giống nh những đờng dẫn có kích cỡ thay đổi và các đỉnh giống nh những điểm mà ở đó những đờng dẫn cùng với dữ liệu có thể đổi hớng Trên sơ đồ thể hiện những đờng dẫn có thể chảy theo hớng này hay hớng khác Trong mô hình này những đờng dẫn

có thể có kích cỡ khác nhau do đó chúng ta sẽ chỉ địnhmột dung lợng cho mỗi cung, dung lợng viết cạnh cung Chúng ta cũng có một đỉnh nguồn, đó

là nơi xuất phát của dữ liệu, và một đỉnh đích, đó là nơi dữ liệu hội tụ đến

Nguồn là nút có số thứ tự bé nhất (1) và đích là nút có số thứ tự lớn nhất Tập hợp các đỉnh và cung đợc mô tả trên đây tạo thành Mạng (Network)

Hình 1.3 mô tả một Mạng:

Ci,j = Dung lợng của cung từ đỉnh i tới j (0 nếu không có cung nào)

Sau đây là ma trận của Graph đã trình bày ở trên:

đặt xi,j , đặc trng cho luồng dữ liệu mà đờng dẫn từ i tới j sẽ dẫn

Flow phải thoả mãn các điều kiện sau:

Mỗi flow không thể có một đờng không đáp ứng ràng buộc:

Xi,j C ≤ i,j với mọi giá trị i và j 1.2) (

X

1 , 1.3) (Trong đó n là số đỉnh của network

Hàm mục tiêu: Cực đại hoá lợng dữ liệu mà đợc bơm từ nguồn đến đích Theo luật Kirchhoff thì mọi dữ liệu đi ra từ nguồn cuối cùng phải đến đích vì vậy số lợng dữ liệu đợc bơm từ nguồn đến đích là:

=

n k k

X

1 , 1

ở đây chúng ta ngầm định nguồn là đỉnh số 1 Trở lại với luật Kirch off thì hmọi dữ liệu vào đến đích là:

∑

=

n k n k

X

1 ,

ở đây ngầm định đích là đỉnh số n Kết hợp (1.1), ( 2), (1 1.3) có:

Max x = ∑

=

n k k

X

1 ,

1 (1.4)

∑

=

n k i k

X

1 , ∀ i = 2 , ( n − 1 )

Xi,j C ≤ i,j ∀ i , = j 1 , n

X i,j ≥ 0 ∀ i , = j 1 , n

Thuật toán Ford-Fulkerson:

Để thực hiện đợc hàm mục tiêu trên có thể sử dụng thuật toán Fulkerson

Ford-Thuật toán bắt đầu với Flow bằng không ở tất cả các cung tức là x, i,j đợc đặt bằng 0 Sau đó tìm hớng tăng(augmenting path) từ nguồn đến đích Đó là một hớng từ nguồn đến đích mà có dung lợng phụ trội

ứng dụng toán này vào network dạng hình 1.4:

- Bắt đầu đặt bằng không với mọi cung

Hình 1.4- Network với Flow bằng không ở tất cả các cung

- T×m augmenting path, cã rÊt nhiÒu c¸ch, ã thÓc b¾t ®Çu ®i theo híng

1 3→ →6 Lîng d÷ liÖu cã thÓ truyÒn trªn ®êng nµy: §êng dÉn tõ 1 → 3

cã dung lîng 9 (c1,3 = 9) vµ hiÖn t¹i ®ang dÉn sè lîng lµ 0 (x1,3 = 0), v× vËy

H×nh 1.5- Network víi Flow lµ 2.

LÆp l¹i qu¸ tr×nh nh trªn, ®i theo augmenting path 1 → → → 6 Víi mçi 3 5 cung kiÓm tra cßn bao nhiªu dung lîng thõa:

Cung Tổng dung lượng Tải hiện thời Dung lượng phụ trội

1 -> 3

3 - > 5

5 -> 6

9 3 9

- -

-2 0 0

7 3 9

Hình 1.6- Network với Flow đợc gia tăng 3

- Tiếp tục với augmenting path khác, lần này đi theo 1 → 2 → → 6 Dung 4 lợng phụ trội của các cung này là 5, 4 và 3 vậy có thể truyền trên đờng này

Dung lượng phụ trội

- - -

-3 3 0 3

2 1 1 6

=

=

=

=

Qua bảng thống kê trên, chúng ta có thể truyền thêm một đơn vị dữ liệu trên

đờng này, cập nhật Flow lên network, hình 1.8:

Hình 1.8- Network với Flow tiếp tục cập nhật thêm 1

K hi nào thì kết thúc thuật toán?

Sự di chuyển dữ liệu từ nguồn tới đích phụ thuộc rất nhiều vào những hớng

đi từ nguồn đến đích, nó cũng phụ thuộc vào tập hợp các cung mà trong đó các hớng đi có thể bị cắt

Một lát cắt trong network là tập hợp các cung mà nếu các cung này bị cắt đi thì không có hớng đi từ nguồn đến đích

Ví dụ: Các cung đợc mô tả bởi nét đứt nằm trong graph hình 1.9 mô tả một lát cắt, khi loại chúng đi, không có một đờng nào từ nguồn tới đích

-Chúng ta cần đo lợng dữ liệu có thể truyền qua tất cả các cung trong lát cắt

Dung lợng của một lát cắt đợc định nghĩa là tổng dung lợng của các

cung trong lát cắt đó

Ví dụ Dung lợng của lát cắt trên hình 1.10 là: 4+8+2+9=23

H×nh 1.10- Dung lîng tõng cung trªn l¸t c¾t tèi thiÓu

§Þnh lý Max – – Flow Min – Cut –: Trong mäi network, luång lín nhÊt

®i t×m nh÷ng l¸t c¾t tèt h¬n

H×nh 1.11 lµ l¸t c¾t cã dung lîng 5 + 9 = 14

H×nh 1.12 lµ mét l¸t c¾t kh¸c cã dung lîng 3 + 2 + 9 = 14

Hình 1.12- Graph với lát cắt có dung lợng 3 + 2 + 9 = 14

Cuối cùng, hình 1.13 là một lát cắt tinh tế có dung lợng 2 + 1 + 3 + 3 = 9

Hình 1.13- Graph với lát cắt có dung lợng 2 + 1 + 3 + 3 = 9

Nh vậy, chúng ta đã tìm đợc một Flow truyền đợc 9 đơn vị và một lát cắt

có dung lợng 9 Theo định lý Max– low Min–Cut thì chúng ta đã tìm

đợc Flow tốt nhất có thể và đến đây thuật toán của chúng ta có thể dừng lại

1.2.2.2 K hả năng nhận hoặc không nhận đợc thông

Xét về mặt cấu trúc, các kênh thông tin điện lực là tập hợp nhiều phần tử ghép lại với nhau thành một hệ thống, do đó khi xét đến khả năng hỏng hóc của kênh thông tin, ta phải đánh giá đợc các phần tử, từ đó đánh giá đợc toàn bộ kênh thông tin

C ờng độ hỏng hóc

Cờng độ hỏng hóc (Failure Rate) là tần suất trung bình của các hỏng hóc Cờng độ hỏng hóc, thờng đợc biểu thị bằng chữ cái Hi Lạp λ (lambda), nó quan trọng trong lĩnh vực lý thuyết ĐTC và đảm bảo sản xuất Cờng độ hỏng hóc phụ thuộc vào sự phân bố hỏng hóc theo thời gian Cờng độ hỏng hóc liên

quan đến thời gian làm việc tin cậy trung bình (Mean Time Betweet Failure–MTBF), đó là thời gian trung bình giữa các hỏng hóc Cờng độ hỏng hóc không phải là một hằng số, đờng cong “hình bồn tắm” (bathtub), một quan hệ đặc trng mô tả sự biến thiên cờng độ hỏng hóc của một hệ thống trong vòng đời hoạt động của nó

Định nghĩa cờng độ hỏng hóc

Cờng độ hỏng hóc có thể đợc định nghĩa là tổng số hỏng hóc trong khoảng thống kê chia cho tổng thời gian đợc sử dụng để thống kê dới một điều kiện không gian thống kê đặc biệt

Cờng độ hỏng hóc liên hệ với hàm tin cậy R(t) theo quan hệ sau

(1.5 )Hoặc

Có nhiều dạng phân bố hỏng hóc nhng phân bố hỏng hóc dạng hàm mũ với mật độ hỏng hóc nh trên hình 1.14 là phổ biến nhất

Hình1.14-Hàm mật độ hỏng theo luật phân bố mũ

Khi mật độ hỏng hóc tuân theo luật phân bố mũ ta có hàm phân bố hỏng hóc

đợc tính nh sau:

(1.9) Trong trờng hợp này, tham số λ trong phân bố mũ là cờng độ hỏng hóc

Thời gian làm việc tin cậy trung bình(Mean Time Betweet Failure–MTBF)

T

ứng dụng phổ biến của cờng độ hỏng hóc là xác định thời gian làm việc tin cậy trung bình có thể đợc hiểu là thời gian trung bình gi, ữa các hỏng hóc (Điều này đúng đối với hệ thống phục hồi: sau khi đợc sửa chữa hỏng hóc chúng lại phục vụ bình thờng)

Thời gian làm việc tin cậy trung bình là nghịch đảo của cờng độ hỏng hóc,

T=

λ

1 (1.10)

Thời gian làm việc tin cậy trung bình cũng có thể đợc định nghĩa thông qua kỳ vọng của hàm mật độ hỏng hóc nh sau

(t xf xdxE

T (1.11)

Thời gian sửa chữa trung bình (Mean Time To Repair -MTTR)τ

Đây là một đại lợng cần thiết cho việc nghiên cứu ĐTC của các hệ thống có khả năng sửa chữa đợc τ có thể đợc hiểu là thời gian trung bình để sửa chữa để cho hệ thống trở lại điều kiện hoạt động bình thờng

Hàm rủi ro (Hazard function) h(t)

Một hạn chế của MTTR là giả định rằng cờng độ hỏng hóc là hằng số trong mọi khoảng thời gian, thực tế cờng độ hỏng hóc của một hệ thống có thể thay

đổi theo thời gian, do đó một số đơn không thể mô tả chính xác cờng độ hỏng hóc trong mọi khoảng thời gian

Bằng tính toán cờng độ hỏng hóc cho một khoảng thời gian rất nhỏ, ∆t, cho

∆t dần đến 0 khi đó

(1.12) Hoặc

(1.13) Nh vậy hàm rủi ro chính là cờng độ hỏng hóc tức thời tại mọi thời điểm

Dữ liệu cờng độ hỏng hóc

Dữ liệu cờng độ hỏng hóc có thể đạt đợc bằng nhiều phơng pháp khác nhau, trong đó phổ biến nhất là 3 phơng pháp sau:

Phơng pháp 1: Xem xét dữ liệu lu trữ về thiết bị hoặc hệ thống

Nhiều tổ chức lu trữ cơ sở dữ liệu về thông tin hỏng hóc của thiết bị hoặc hệ thống mà họ sản xuất, các thông tin này có thể đợc sử dụng để tính toán cờng

độ hỏng hóc cho thiêt bị hoặc hệ thống Với những thiết bị hoặc hệ thống mới,

dữ liệu lu trữ về thiết bị hoặc hệ thống tơng tự cũng có thể phục vụ cho việc

đánh giá

Phơng pháp 2: Theo văn bản pháp quy về cờng độ hỏng hóc do cơ quan quản

Thông tin về cờng độ hỏng hóc của các thiết bị khác nhau có thể đợc su tầm từ nguồn tiêu chuẩn của nhà nớc hoặc của thị trờng thơng mại Ví dụ

MIL-HDBK-217, “Reliability Prediction of Electronic Equipment“, là một tiêu

chuẩn quân sự cung cấp cờng độ hỏng hóc của nhiều thiết bị điện tử quân sự Một vài nguồn cung cấp cờng độ hỏng hóc đợc tìm thấy trên thị trờng thơng mại, chủ yếu tập trung ở thiết bị thơng mại, trong đó bao gồm cả thiết bị không phải là điện tử

Phơng pháp 3: Kiểm tra thực tế

Hầu hết các nguồn dữ liệu là kiểm tra thiết bị hoặc hệ thống tơng tự theo trình tự phát sinh cờng độ hỏng hóc Làm nh vậy thờng rất tốn kém hoặc không thực tế, vì vậy các nguồn dữ liệu thu thập từ hai cách trên thờng đợc sử dụng hơn

Đơn vị của cờng độ hỏng hóc

Cờng độ hỏng hóc có thể đợc đo theo một đơn vị thời gian nào đó, nhng

“giờ” là một đơn vị phổ biến nhất trong thực tế Những đơn vị khác, nh dặm, vòng, , có thể đợc sử dụng thay thế cho đơn vị thời gian Cờng độ hỏng hóc thờng xuyên đợc thể hiện trong các Catalog máy móc là số hỏng hóc trên một triệu, hoặc 10-6, đặc biệt là cho các thiết bị độc lập, với cờng độ hỏng hóc

thờng là rất thấp

C ờng độ hỏng hóc của một hệ thống phức tạp

Cờng độ hỏng hóc của một hệ thống phức tạp là tổng hợp cờng độ hỏng hóc độc lập của các thiết bị của nó, với điều kiện là đơn vị của các hỏng hóc thành phần phải phù hợp, chẳng hạn số hỏng hóc trên một triệu giờ Điều này cho phép kiểm tra những thiết bị độc lập hoặc các hệ thống con, cờng độ hỏng hóc sau đó đợc tổng hợp lại và ta có cờng độ hỏng hóc cho cả hệ thống

Ví dụ về tính toán cờng độ hỏng hóc

Giả sử ta tính toán cờng độ hỏng hóc của một thiết bị nhất định Mời thiết

bị đợc kiểm tra cho đến khi chúng bị hỏng hóc hoặc đạt đến giới hạn thời gian kiểm tra là 1000 giờ, kết quả đợc thống kê trong bảng 1.7:

K ks =

T

τ

Ví dụ, với thiết bị đã tính toán đợc cờng độ hỏng hóc ở trên với giả thiết thiết

bị đó có thời gian sửa chữa trung bình là 2 ngày, khi đó ta tính đợc độ không sẵn sàng của thiết bị đó là

Kks = λìτ= 7,998 ì10 -6ì2=15,996ì10 -6

1.3 Phơng pháp đánh giá độ tin cậy của hệ thống thông tin điện lực

Đánh giá ĐTC của các kênh thông tin trong hệ thống thông tin điện lực sẽ

là cơ sở phục vụ việc: quy hoạch nhằm xác định việc đa thêm thiết bị mới, thay

đổi cấu trúc, lựa chọn phơng án thiết kế, sử dụng hợp lý các kênh thông tin,

đảm bảo độ tin cậy theo yêu cầu

Để đánh giá độ tin cậy của mạng thông tin nói riêng và hệ thống phức tạp nói chung ta có các phơng pháp phổ biến:

Qua thực tế khảo sát tìm hiểu, nghiên cứu các phơng pháp đánh giá độ tin

cậy và thực tế hiện trạng mạng thông tin điện lực Việt Nam, tác giả chọn

phơng pháp cây hỏng hóc để đánh giá độ tin cậy các kênh thông tin trong hệ thống thông tin điện lực Việt Nam Vì hệ thống thông tin điện lực Việt Nam có

đặc điểm là các kênh thông tin riêng biệt nhau, mỗi luồng thông tin đợc truyền trên một kênh thông tin độc lập, tại mỗi kênh thông tin các phần tử đợc liên kết

đơn 1 – 1 với nhau Khả năng thông qua của từng loại kênh đáp ứng yêu cầu về

thông lợng cho giai đoạn hiện nay

1.4 Phơng pháp cây hỏng hóc

CHH là phơng pháp rất hiệu quả để nghiên cứu ĐTC của các hệ thống phức tạp, có thể áp dụng tốt cho mạng thông tin Điện lực CHH cho phép đánh giá hệ thống về chất lợng cũng nh về số lợng liên quan đến ĐTC Về chất lợng, CHH cho hình ảnh rõ ràng về nguyên nhân, cách thức xảy ra hỏng hóc và hành

vi của hệ thống Về số lợng, phơng pháp CHH cho phép tính đợc các chỉ tiêu

ĐTC của hệ thống

CHH mô tả bằng đồ thị quan hệ nhân quả giữa các dạng hỏng hóc hệ thống

và hỏng hóc thành phần trên cơ sở hàm đại số Boole Cơ sở cuối cùng để tính toán là các hỏng hóc cơ bản của các phần tử

Hỏng hóc cơ bản là nguyên nhân của hỏng hóc cao hơn gọi là các hỏng hóc

hệ thống mà ta quan tâm Mỗi CHH đợc xây dựng cho một sự kiện đỉnh và mỗi phần tử hệ thống có thể có một hoặc nhiều hỏng hóc cơ bản

Tóm lại, CHH mô tả quan hệ logic giữa các phần tử hay giữa các phần tử và từng mảng phần tử của hệ thống một cách rõ nét, giữa các hỏng hóc cơ bản và hỏng hóc đỉnh mà ta khảo sát

 Cµnh: Lµ c¸c háng hãc trung gian n»m gi÷a c¸c háng hãc c¬ b¶n vµ háng

Không điều khiển được Mất dữ liệu

Hỏng hóc Repeater

Hỏng hóc Remote Station

Hỏng hóc Base Station

Hỏng hóc Repeater

Hỏng hóc Remote Station

Hỏng hóc LAN

Hỏng hóc PCU

Hỏng hóc DC

Hỏng hóc Work Station

Hỏng hóc MUX

Hỏng hóc

Rx & Tx

Hỏng hóc Antenna

Hỏng hóc Base Station

Gốc

Hỏng hóc Modem

Lá

Cành

Cổng Cây

H×nh1.15-M« t¶ vÝ dô mét c©y háng hãc

1.4.2 Các biểu tợng của CHH:

Một CHH thông thờng bao gồm một số các ký hiệu đợc mô tả chi tiết nh sau:

1.4.2.1 Những Sự kiện cơ bản (Primary events)

Những sự kiện cơ bản của CHH là những sự kiện mà do một lý do này hoặc lý do

khác, không tiếp tục phát triển Có bốn loại sự kiện cơ bản, đó là:

Hình elip đợc sử dụng để ghi chép các điều kiện hoặc hạn chế ứng dụng vào cổng logic Nó đợc sử dụng thông thờng cùng với cổng hạn chế và phân cấp

u tiên

Sự kiện ngoài

Hình cái nhà đợc sử dụng để ký hiệu sự kiện thờng đợc mong đợi xuất hiện

ví dụ nh: Thay đổi pha trong một hệ thống động

1.4.2.2 Những Sự kiện trung gian (Intermedia events)

Sự kiện trung gian là sự kiện hỏng hóc xuất hiện do một hoặc nhiều sự kiện trớc

đó tác động thông qua cổng logic Tất cả các sự kiện trung gian đợc ký hiệu bằng hình chữ nhật

Cho biết muốn xảy ra sự kiện ra thì chỉ cần xảy ra một trong những sự kiện vào, tơng ứng với phép cộng logic; phép hoặc là hay hợp

Ngoài ra còn một số cổng khác kèm theo các biểu tợng đợc tóm tắt trong bảng 1.7:

Bảng 1.7-Các ký hiệu sử dụng trong cây hỏng hóc

Sự kiện không phát triển do thiếu kết quả hoặc bởi vì thông tin không có giá trị

Sự kiện bên ngoài Sự kiện thờng mong đợi xuất hiện

S ự kiện trung gian

Sự kiện trung gian

Sự kiện hỏng hóc xuất hiện do một hoặc nhiều sự kiện có trớc đó tác động thông qua cổng logic

C ổng

Và Hỏng hóc đầu ra xuất hiện nếu tất cả hỏng

hóc đầu vào xuất hiện

Hoặc Hỏng hóc đầu ra xuất hiện nếu ít nhất một

trong những hỏng hóc đầu vào xuất hiện

Hoặc độc nhất Hỏng hóc đầu ra xuất hiện nếu chỉ một

trong những hỏng hóc đầu vào xuất hiện

Và u tiên

Hỏng hóc đầu ra xuất hiện nếu tất cả hỏng hóc đầu vào xuất hiện trong một chuỗi đặc

trng (Chuỗi đợc miêu tả bởi Sự kiện có

điều kiện đợc thể hiện phía bên phải của

cổng)

Hạn chế

Hỏng hóc đầu ra xuất hiện nếu hỏng hóc

đầu vào xuất hiện trong hiện tại của một

điều kiện cho phép (Điều kiện cho phép

đợc miêu tả bởi Sự kiện có điều kiệnđợc thể hiện phía bên phải của cổng)

Truyền dẫn

Truyền vào Biểu thị rằng cây đợc phát triển tiếp tại sự

kiện của đầu truyền ra phù hợp

Truyền ra Biểu thị rằng sự phân chia này của cây phải

đợc gắn tại đầu truyền vào phù hợp

1.4.3 Phơng pháp phân tích hệ thống:

Có nhiều cách phân tích, nhng tóm tắt lại có hai loại phân tích cơ bản là

Phân tích tiến thờng đợc gọi là phân tích “bottom up” bắt đầu với các –

sự kiện hỏng hóc cơ bản của các phần tử và xác định hậu quả của các sự kiện hỏng hóc đó, dẫn đến hỏng hóc hệ thống (sự kiện đỉnh) Phơng pháp phân tích tiến bao gồm phân tích CHH, loại hỏng hóc và các phơng pháp phân tích Đây

là phân tích quy nạp, phân tích bắt đầu với các sự kiện riêng rẽ và nhằm khái quát chung

Phân tích suy diễn thiết lập lý lẽ từ cái chung ra cái riêng, phân tích lùi hay là phân tích “top – down” bắt đầu với sự kiện đỉnh đặc trng loại hỏng hóc

hệ thống quan tâm, và bằng các quan hệ nhân quả dẫn đến sự kiện cơ bản Chú ý