本发明涉及电力通信网络安全技术领域，特别是涉及一种电力广域通信系统可靠性评估方法及装置。
背景技术：
随着科学技术的发展，信息物理融合系统(cyberphysicalsystem，cps)逐渐发展起来。信息物理融合系统在促进电力系统的智能化发展的同时也带来了新的挑战。
高度智能化系统的全局稳定运行严重依赖于信息系统的安全与可靠。电力广域通信系统作为电力信息系统的典型实例，其对全局电力信息的处理与交互能力，将直接决定监控中心对全景系统的态势感知的能力和决策的有效性。
传统的电力广域通信系统的可靠性评估方法往往侧重于单一业务流的可靠性研究或者仅考虑通信网络的组网架构的可靠性，即仅关注通信网络信息层面的信息流的可靠性或仅关注外部的物理层面通信设备的可靠性，容易导致对电力广域通信系统的可靠性无法进行准确描述和有效的定量评估。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种电力广域通信系统可靠性评估方法及装置，对电力广域通信系统的可靠性进行准确描述和有效的定量评估，充分反映电力广域通信系统在物理层面和信息层面的可靠程度，增强电网设计人员对电力广域通信系统规划的可行性。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种电力广域通信系统可靠性评估方法，包括：
获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数；
根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型；
初始化所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；
计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率；
确定所述当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值；
更新所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；
确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长；
如果是，则计算所述电力广域通信系统的可靠性指标；
否则，重复执行所述计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率的步骤。
在本发明的一种具体实施方式中，所述获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数，包括：
针对电力广域通信系统中每个网络元件，获取观测总时长t内该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)；
根据历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)，确定该网络元件的基本参数，所述基本参数包括历史离散流量曲线d(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长t中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵ac和物理层面的转移密度矩阵ap。
在本发明的一种具体实施方式中，所述根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型，包括：
针对所述电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解kolmogorov向后方程组，获得该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)；
将该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)进行耦合，确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间；
根据该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)，确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数pc.p(t)，获得该网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。
在本发明的一种具体实施方式中，通过以下步骤预先建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型：
根据所述电力广域通信系统中各网络元件类型，建立六类通用节点模型，所述通用节点模型描述了信息流的传播规则及流量约束关系；
根据所述通用节点模型，建立所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型。
在本发明的一种具体实施方式中，
所述累计可靠持续时间及正常运行次数，包括：
将系统可靠持续时间更新为ts＝ts+g，将系统正常运行次数更新为ks＝ks+1，其中，g＝min(t1,t2,...,tm+h)，t·代表各网络元件的持续运行时间；
所述累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，包括：
将系统失效持续时间更新为tf＝tf+g，将系统失效次数更新为kf＝kf+1，将流量缺额值更新为λ＝λ+fs，其中，fs为流量缺额。
在本发明的一种具体实施方式中，所述计算所述电力广域通信系统的可靠性指标，包括：
根据以下公式计算所述电力广域通信系统的平均故障时间mttf：
根据以下公式计算所述电力广域通信系统的平均修复时间mttr：
根据以下公式计算所述电力广域通信系统的可靠度asys：
根据以下公式计算所述电力广域通信系统故障期间平均流量缺额mfstr：
其中，ω为节点复制转发过程中产生的流量，χ为信息源设备需要发送的信息量，ψ为当前网络状态下，监控中心所能获取的极限流量，d为保证监控中心可靠工作的信息接受率下限。
一种电力广域通信系统可靠性评估装置，包括：
基本参数获得模块，用于获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数；
模型建立模块，用于根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型；
初始化模块，用于初始化所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；
接收率确定模块，用于计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率；
累计模块，用于确定所述当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值；
更新模块，用于更新所述电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；
判断模块，用于确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长；如果是，则触发可靠性指标计算模块，否则，触发所述接收率确定模块；
所述可靠性指标确定模块，用于计算所述电力广域通信系统的可靠性指标。
在本发明的一种具体实施方式中，所述基本参数获得模块，具体用于：
针对电力广域通信系统中每个网络元件，获取观测总时长t内该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)；
根据历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)，确定该网络元件的基本参数，所述基本参数包括历史离散流量曲线d(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长t中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵ac和物理层面的转移密度矩阵ap。
在本发明的一种具体实施方式中，所述模型建立模块，具体用于：
针对所述电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解kolmogorov向后方程组，获得该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)；
将该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)进行耦合，确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间；
根据该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)，确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数pc.p(t)，获得该网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。
在本发明的一种具体实施方式中，还包括规划模型建立模块，用于通过以下步骤预先建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型：
根据所述电力广域通信系统中各网络元件类型，建立六类通用节点模型，所述通用节点模型描述了信息流的传播规则及流量约束关系；
根据所述通用节点模型，建立所述电力广域通信系统的网络流线性规划模型。
应用本发明实施例所提供的技术方案，根据电力广域通信系统中各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型，初始化系统运行状态，利用预先建立的系统网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率，如果当前信息量接收率大于等于预设阈值，则累计可靠持续时间及正常运行次数，否则，累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，更新系统运行状态及模拟时间，如果更新后的模拟时间大于预设的观测总时长，则计算系统的可靠性指标，否则重复执行确定当前信息量接收率的步骤，对电力广域通信系统的可靠性进行准确描述和有效的定量评估，充分反映电力广域通信系统在物理层面和信息层面的可靠程度，增强电网设计人员对电力广域通信系统规划的可行性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种电力广域通信系统可靠性评估方法的实施流程图；
图2为本发明实施例中流量曲线离散化的一种示意图；
图3为本发明实施例中广域通信系统拓扑示意图；
图4为本发明实施例中网络流分布示意图；
图5为本发明实施例中可靠度曲线示意图；
图6为故障期间平均流量缺额曲线示意图；
图7为本发明实施例中一种电力广域通信系统可靠性评估装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1所示，为本发明实施例所提供的一种电力广域通信系统可靠性评估方法的实施流程图，该方法包括以下步骤：
s110：获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数。
在本发明实施例中，利用图论对电力广域通信系统拓扑进行描述，将通信设备等效为网络节点，将通信链路等效为弧，节点和弧统称为网络元件。
具体的，可以利用邻接矩阵、有向弧矩阵及关联矩阵对电力广域通信系统拓扑进行描述。记矩阵θ为邻接矩阵，e为有向弧矩阵，γ为关联矩阵。假设该电力广域通信系统有m个节点，h条弧，则可以根据公式(1)计算邻接矩阵，根据公式(2)计算有向弧矩阵，根据公式(3)计算关联矩阵：
其中，γpq为关联矩阵元素的表示符号，其物理意义为边与节点的连接情况。如公式(3)所示，如果边p与节点i具有正方向联系，则对应元素的值为1，否则为-1，若没有联系则为0。
电力广域通信系统包含多个网络元件，可以获得其中各网络元件的基本参数。
在本发明的一种具体实施方式中，步骤s110可以包括以下步骤：
步骤一：针对电力广域通信系统中每个网络元件，获取观测总时长t内该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)；
步骤二：根据历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)，确定该网络元件的基本参数，基本参数包括历史离散流量曲线d(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长t中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵ac和物理层面的转移密度矩阵ap。
为便于描述，将上述两个步骤结合起来进行说明。
在电力广域通信系统的运行过程中，可以对其中的网络元件的信息状态和物理状态进行监测。针对电力广域通信系统中每个网络元件，可以获取观测总时长t内该网络元件的历史流量时序曲线fc(t)及检修运行时序曲线fp(t)。检修运行时序曲线fp(t)中的检修状态、运行状态均为物理态。
将历史流量时序曲线fc(t)中流量离散化为n个有代表性的信息状态，可以获得历史离散流量曲线d(t)。
具体的，针对电力广域通信系统中每个网络元件，记该网络元件的历史最大流量为fmax，最小流量为fmin，离散化状态数为n，各信息状态涵盖的流量区间为
针对电力广域通信系统中每个网络元件，根据该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)，可以确定该网络元件的基本参数，基本参数包括历史离散流量曲线d(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长t中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵ac和物理层面的转移密度矩阵ap。
记信息状态i第m次的持续时间为tim，且tim服从指数分布，ki为在t内流量处于信息状态i的次数，kij为从信息状态i转移到信息状态j的次数，设信息层面的转移密度矩阵为ac(i,j)，矩阵中的元素计算式参考公式(4)和公式(5)：
t内，设备的信息流处于信息状态i的平均持续时间为：
同理，根据公式(4)～公式(6)，可以确定物理层面的转移密度矩阵ap及物理状态平均持续时间，所不同的仅是状态数量，物理状态为“运行”和“故障”两种状态，信息状态有n个。
s120：根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。
在步骤s110，获得了电力广域通信系统中各网络元件的基本参数，根据各网络元件的基本参数，可以分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。
在本发明的一种具体实施方式中，步骤s120可以包括以下步骤：
第一个步骤：针对电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解kolmogorov向后方程组，获得该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)；
第二个步骤：将该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)进行耦合，确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间；
第三个步骤：根据该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)，确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数pc.p(t)，获得该网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。
为便于描述，将上述三个步骤结合起来进行说明。
针对电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解kolmogorov向后方程组，可以获得该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)。
网络元件信息层的马尔科夫链模型的kolmogorov向后方程组可表示为：
设初始条件为
将该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)进行耦合，可以形成该网络元件在信息层面与物理层面同时运行的三维状态曲线，可以记为y(d,fp,t)。即三维状态曲线为该网络元件的信息-时间平面曲线dc(t)及物理-时间平面曲线fp(t)耦合而成，共有n+1个状态，其中的n个状态为物理运行状态与n个信息状态结合而成，剩余的一个为物理故障状态。
通过统计各耦合状态(d,fp)在时间轴上的转移次数，可以确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间。
记该网络元件的耦合转移密度矩阵为q，该矩阵中各元素计算式为：
其中，
根据该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)，可以确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数pc.p(t)。
记耦合概率函数向量为
故障状态的概率函数计算公式为：
至此，该网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型已经建立。
s130：初始化电力广域通信系统的运行状态及模拟时间。
若电力广域通信系统有m个节点、h条弧，则可以记该电力广域通信系统的运行状态为b＝[b1,b2,...,bm,bm+1,bm+2,...,bm+h]，b中各元素代表对应网络元件当前所处的运行状态。
启动序贯蒙特卡洛模拟，初始化模拟时间t＝0，模拟时间长度tmax＝t，设置各网络元件的初始运行状态为b0，记time＝[t1,t2,...,tm+h]为系统时间序列，其中，t·表示各网络元件的持续运行时间，初始化系统正常运行累计时间ts＝0，系统失效运行累计时间tf＝0，系统正常运行次数ks＝0，系统失效次数kf＝0，系统失效时流量累计缺额λ＝0。
s140：计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率。
在本发明的一种具体实施方式中，可以通过以下步骤预先建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型：
步骤一：根据电力广域通信系统中各网络元件类型，建立六类通用节点模型，通用节点模型描述了信息流的传播规则及流量约束关系；
步骤二：根据通用节点模型，建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型。
根据电力广域通信系统中各网络元件类型，可以建立六类通用节点模型，如图3、图4所示：
第一类节点为采集节点，映射的实物为合并单元(mergingunit，mu)，负责将采集到的基本电气量加以数字化传输，是信息系统中的信息源头，由于这类节点一般以恒定的频率上传数据，但当电力系统发生故障时或接收到调度命令时，会产生波动性的突发流量或随机性流量，因此其信息层面反映的作用是向网络注入具有一定波动性的信息流；
第二类节点为中心节点，映射的实物为监控中心服务器，是采集网络中信息的终端，信息层面上具有吸收流量的特性；
第三类节点为动作节点，映射的实物为断路器、智能操作箱等设备，是控制网络的信息终端，信息层面上同样具有吸收流量的特性；
上述三类节点为整个信息网络的源点与汇点，数据流动方向均是单一收、发，所以不存在输入输出端口之间的流量守恒约束；
第四类节点为汇聚节点，其反映的信息流约束为各输出端口的数据流为输入端口数据流之和，汇聚路由器、汇聚交换机等设备可以抽象成此类节点。
设
其中，
第五类节点为交换节点，其反映的功能为输出端口与输入端口之间具有选择性的数据交换，即输出端口可以根据实际的设置有选择性地与某些输入端口的数据关联，交换机可以抽象成此类节点。其流量约束式为：
其中，zsw为交换节点的信息约束矩阵。不同于汇聚节点信息约束，交换节点的输出端口的流量并不是等于各端口注入的流量之和，而是按照既定的需求进行端口的匹配。以交换机为例，即节点某输出端口的流量仅为与该端口在划分在同一虚拟局域网(virtuallocalareanetwork，vlan)下的输入端口流量相关。设划分了l个vlan，记vlan对应的广播域集合为
第六类节点为路由节点，其反映的信息流约束为某输出端口仅关联某输入端口的数据。所映射的实物可以是路由器。路由过程中处理器通过提取输入端口信息的ip地址并在路由表中寻找到目标ip地址，然后根据路径来决定输入端数据应该转发到的输出端口，因此每个输入的信息流仅转发到某一端口，路由的过程中不会产生额外的流量。当采用静态路由策略时，记路由节点流量约束矩阵为zru＝[z1,z2,...,zn]t，则其约束矩阵为：
其中，ru＝{path1,path2,...,pathn}为该路由节点的路由表。
建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型可以获知该系统架构中的信息流极限分布情况。设系统中弧eij中流动的信息量为xij；lcij为弧eij本身的容量；
lbk×1≤{xij}≤ubk×1公式(24)
目标函数公式(19)为使网络终端所能接收流量最大化；公式(20)～公式(22)为根据汇聚节点、交换节点及路由节点的流量约束方程基础上考虑节点信息损失量的流量守恒方程；公式(23)表示各节点的输入输出侧流量均不能超过该节点当前的容量水平；公式(24)、公式(25)表示了通信链路的流量界限。上述网络流线性规划模型可采用单纯形法或对偶内点法求解。
计算各网络元件的持续运行时间，当前系统状态的持续时间：g＝min(t1,t2,...,tm+h)，记当前求得时间最小值的网络元件编号为pos。利用预先建立的电力广域通信系统的网络流线性规划模型可以求解信息终端的当前信息量接收率。如将初始运行状态b0代入网络流线性规划模型中进行求解，可以确定当前信息量接收率。
s150：确定当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值。
该预设阈值为预设的信息接收率下界，记d％为电力广域通信系统监控中心的信息接收率下界。确定当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果当前信息量接收率大于或等于d％，则当前系统运行状态是可靠的，可以将系统可靠持续时间更新为ts＝ts+g，将系统正常运行次数更新为ks＝ks+1；如果当前信息量接收率小于d％，则当前系统运行状态是不可靠的，记此时流量缺额为fs，可以将系统失效持续时间更新为tf＝tf+g，将系统失效次数更新为kf＝kf+1，将流量缺额值更新为λ＝λ+fs。
s160：更新电力广域通信系统的运行状态及模拟时间。
在步骤s150之后，更新电力广域通信系统的运行状态及模拟时间。将电力广域通信系统中各网络元件的时间更新为time＝time-g，更新系统模拟时间t＝t+g。
s170：确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长。
在本发明实施例中，更新系统模拟时间后，可以确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长，如果大于，则可以继续执行步骤s180的操作，如果不大于，则可以重复执行步骤s140的操作。具体的，可以对pos元件进行双重化抽样，获得pos元件新的状态stnew及该将在该状态持续的时间tnew。将pos元件新状态stnew赋值到原系统状态序列pos元件的位置即b＝b(pos)←stnew，及将pos元件新状态的持续时间赋值到系统时间序列即time＝time(pos)←tnew，然后重复执行步骤s140的操作。
首先抽取元件所处的状态，然后再根据当前的状态抽取在该状态所持续的时间。设网络元件i有j个状态s1,s2,...,sj，在[0,1]随机抽取服从均匀分布的随机数rand，则t时刻该网络元件所处状态确定式为：
状态sy的持续时间计算公式为：
s180：计算电力广域通信系统的可靠性指标。
在本发明实施例中，可靠性指标分别有可靠度asys、平均故障时间mttf(meantimetofailure)、平均修复时间mttr(meantimetorepair)、平均流量缺额mfstr(meanflowshortagetorepair)。
具体的，平均故障时间mttf计算公式为：
平均修复时间mttr计算公式为：
系统可靠度asys计算公式为：
故障期间平均流量缺额mfstr计算公式为：
其中，
可靠度曲线如图5所示，故障期间平均流量缺额曲线如图6所示。
本发明实施例根据电力广域通信系统的网络元件的物理层与信息层运行特性分别建立各层的马尔科夫链模型，将两条马尔科夫链融合成多态的耦合马尔科夫链。即根据网络元件的物理层“运行”、“故障”二态转移过程及信息层中信息流多态转移过程建立了信息物理耦合的马尔科夫链模型，并根据网络元件的功能抽象成不同的网络节点模型，结合网络流线性规划模型识别不同网络场景下的信息流量分布，能够充分地在物理与信息视角下反映整个电力广域通信系统的运行的可靠性，克服了传统仅关注信息层面的信息流的可靠性或仅关注物理层面的通信装置的可靠性的不足，提高了电网设计人员对电力广域通信系统规划的可行性。
应用本发明实施例所提供的方法，根据电力广域通信系统中各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型，初始化系统运行状态，利用预先建立的系统网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率，如果当前信息量接收率大于等于预设阈值，则累计可靠持续时间及正常运行次数，否则，累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，更新系统运行状态及模拟时间，如果更新后的模拟时间大于预设的观测总时长，则计算系统的可靠性指标，否则重复执行确定当前信息量接收率的步骤，对电力广域通信系统的可靠性进行准确描述和有效的定量评估，充分反映电力广域通信系统在物理层面和信息层面的可靠程度，增强电网设计人员对电力广域通信系统规划的可行性。
相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种电力广域通信系统可靠性评估装置，下文描述的一种电力广域通信系统可靠性评估装置与上文描述的一种电力广域通信系统可靠性评估方法可相互对应参照。
参见图7所示，该装置包括以下模块：
基本参数获得模块710，用于获得电力广域通信系统中各网络元件的基本参数；
模型建立模块720，用于根据各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型；
初始化模块730，用于初始化电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；
接收率确定模块740，用于计算各网络元件的持续运行时间，利用预先建立的电力广域通信系统的网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率；
累计模块750，用于确定当前信息量接收率是否大于等于预设阈值，如果是，则累计可靠持续时间及正常运行次数，如果否，则累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值；
更新模块760，用于更新电力广域通信系统的运行状态及模拟时间；
判断模块770，用于确定更新后的模拟时间是否大于预设的观测总时长；如果是，则触发可靠性指标计算模块780，否则，触发接收率确定模块740；
可靠性指标确定模块780，用于计算电力广域通信系统的可靠性指标。
应用本发明实施例所提供的装置，根据电力广域通信系统中各网络元件的基本参数，分别建立各网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型，初始化系统运行状态，利用预先建立的系统网络流线性规划模型确定信息终端的当前信息量接收率，如果当前信息量接收率大于等于预设阈值，则累计可靠持续时间及正常运行次数，否则，累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，更新系统运行状态及模拟时间，如果更新后的模拟时间大于预设的观测总时长，则计算系统的可靠性指标，否则重复执行确定当前信息量接收率的步骤，对电力广域通信系统的可靠性进行准确描述和有效的定量评估，充分反映电力广域通信系统在物理层面和信息层面的可靠程度，增强电网设计人员对电力广域通信系统规划的可行性。
在本发明的一种具体实施方式中，基本参数获得模块710，具体用于：
针对电力广域通信系统中每个网络元件，获取观测总时长t内该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)；
根据历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)，确定该网络元件的基本参数，基本参数包括历史离散流量曲线d(t)中信息状态的转移次数、检修运行时序曲线fp(t)中物理状态的转移次数、每种信息状态和每种物理状态在观测总时长t中的持续时间总长度、信息层面的转移密度矩阵ac和物理层面的转移密度矩阵ap。
在本发明的一种具体实施方式中，模型建立模块720，具体用于：
针对电力广域通信系统中每个网络元件，设置该网络元件的初始运行状态，求解kolmogorov向后方程组，获得该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)；
将该网络元件的历史离散流量曲线d(t)和检修运行时序曲线fp(t)进行耦合，确定该网络元件的信息物理耦合转移密度矩阵ac.p及该网络元件在各耦合状态的平均持续时间；
根据该网络元件各信息状态的概率函数pc(t)和各物理状态的概率函数pp(t)，确定该网络元件处于信息状态与物理状态同时运行的耦合概率函数pc.p(t)，获得该网络元件的多态信息物理耦合马尔科夫链模型。
在本发明的一种具体实施方式中，还包括规划模型建立模块，用于通过以下步骤预先建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型：
根据电力广域通信系统中各网络元件类型，建立六类通用节点模型，通用节点模型描述了信息流的传播规则及流量约束关系；
根据通用节点模型，建立电力广域通信系统的网络流线性规划模型。
在本发明的一种具体实施方式中，累计模块750，具体用于：
将系统可靠持续时间更新为ts＝ts+g，将系统正常运行次数更新为ks＝ks+1，其中，g＝min(t1,t2,...,tm+h)，t·代表各网络元件的持续运行时间；
累计失效持续时间、失效次数及流量缺额值，包括：
将系统失效持续时间更新为tf＝tf+g，将系统失效次数更新为kf＝kf+1，将流量缺额值更新为λ＝λ+fs，其中，fs为流量缺额。
在本发明的一种具体实施方式中，可靠性指标确定模块780，具体用于：
根据以下公式计算电力广域通信系统的平均故障时间mttf：
根据以下公式计算电力广域通信系统的平均修复时间mttr：
根据以下公式计算电力广域通信系统的可靠度asys：
根据以下公式计算电力广域通信系统故障期间平均流量缺额mfstr：
其中，
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。