一種基于馬爾可夫過程的ied形式化描述性能分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于馬爾可夫過程的IED形式化描述性能分析方法，包括以下步驟：將CSP描述轉(zhuǎn)換成Petri網(wǎng)后，每一個變遷的延時服從指數(shù)分布函數(shù)，就構(gòu)成了一個隨機Petri網(wǎng)，應(yīng)用它就可以對CSP描述的系統(tǒng)進行性能分析；余下的步驟如下：(1)構(gòu)造出該隨機Petri網(wǎng)所同構(gòu)的馬爾可夫鏈；(2)基于馬爾可夫鏈的穩(wěn)定狀態(tài)概率計算CSP描述的系統(tǒng)的性能參數(shù)變化規(guī)律，為IED的形式化設(shè)計提供參考。
【專利說明】一種基于馬爾可夫過程的IED形式化描述性能分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變電站IED(Intelligent Electronic Device,智能電子設(shè)備）設(shè)計技 術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于馬爾可夫過程的IED形式化描述性能分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] IEC61850標準是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一國際標準，其第 五部分將變電站自動化系統(tǒng)中的IED定義為，由一個或多個處理器構(gòu)成，且有能力接收外 部資源和（或）向外部資源發(fā)送數(shù)據(jù)和（或）控制命令的裝置。如電子多功能儀表、數(shù)字 式繼電器、控制器等。IED是一個在一定范圍內(nèi)，接口限定的條件下，能夠完成一個或多個特 定邏輯節(jié)點任務(wù)的實體。
[0003] 隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展，基于IEC61850標準的變電站自動化是一種必然趨勢。 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，容量不斷擴大，實時信息傳送量成倍增多，要求承載變電站各種保護 與控制功能的IED具備高效快速的處理能力，以滿足大量信息傳輸?shù)膶崟r性、可靠性。因 此，IED的系統(tǒng)行為變得越來越龐大和復(fù)雜。在IED的設(shè)計過程中，非形式化、直觀的描述 顯得模糊且不能精確地捕獲系統(tǒng)需求的完整語義。形式化描述語言CSP(Communicating Sequential Processes)建立在嚴格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上，為描述并證明系統(tǒng)的功能屬性提供 了一種系統(tǒng)的方法，避免了二義性、不完整性和不一致性。雖然CSP描述為系統(tǒng)功能的設(shè)計 提供了良好的支持，但對于系統(tǒng)的非功能需求支持較弱（比如可靠性）。借助馬爾可夫過程 在系統(tǒng)性能評估方面的優(yōu)勢，可以彌補這一缺陷。馬爾可夫過程是一個隨機過程，當已知某 一時刻^的狀態(tài)，就能完全確定在^以后任意時刻\過程處于各種狀態(tài)的概率，不受之前 任意時刻過程所處狀態(tài)的影響。其數(shù)學(xué)描述如下：
[0004] 對于ν·€?Τ 若對任意的自然數(shù)n，時刻點〇彡 t 彡…彡t {x(t)， f f 1 ? 11 t彡0}是S = {0,1，···，N}上的隨機過程，滿足：
[0005] P{X(tn) = iJXUn-i) = in, X(tn_2) = in_2,…，Xh) = ij
[0006] = P{X(tn) = iJXUn-) = in_J , "，V.. in e S (1)
[0007] 則稱{X(t)，t彡0}是狀態(tài)空間S上的連續(xù)時間馬爾可夫過程。若對任意u，t彡0， 均有：
[0008] P(X(t+u) = j |X(u) = i} = Pi」(t)，i，j e S 與 u 無關(guān)，則稱馬爾可夫過程{X(t)， t彡0}是齊次的。
[0009] 對于固定的i，j e S，函數(shù)Pu(t)為從狀態(tài)i到狀態(tài)j的轉(zhuǎn)移概率函數(shù)，P(t)= [Pij(t)]稱為轉(zhuǎn)移概率矩陣，且有： _〇]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于馬爾可夫過程的IED形式化描述性能分析方法，其特征在于，包括： 首先將IED的CSP描述轉(zhuǎn)換成隨機Petri網(wǎng)；然后構(gòu)造與該隨機Petri網(wǎng)所同構(gòu)的馬 爾可夫鏈；最后基于馬爾可夫鏈的穩(wěn)定狀態(tài)概率進行CSP描述的性能分析。
2. 如權(quán)利要求書1所述的基于馬爾可夫過程的IED形式化描述性能分析方法，其特征 在于： 所述IED的CSP描述轉(zhuǎn)換成隨機Petri網(wǎng)，CSP中的進程看作Petri網(wǎng)中的庫所，CSP 中的事件看成Petri網(wǎng)中變遷，CSP描述可以轉(zhuǎn)換成一個Petri網(wǎng)，每一個變遷的延時服從 指數(shù)分布函數(shù)，構(gòu)成了一個隨機Petri網(wǎng)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于馬爾可夫過程的IED形式化描述性能分析方法，其特征在 于： 所述基于馬爾可夫鏈的穩(wěn)定狀態(tài)概率進行CSP描述的性能分析，包括下面過程： 設(shè)馬爾可夫鏈中η個狀態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)概率是一個行向量X= (Xl，x2，…，xn)，則根據(jù) 馬爾可夫過程，有下列線性方程組： ?χ·β = 0 € ?、 1 ? t f 1 <i <? (i) 解此線性方程組，即可得每個可達標識的穩(wěn)定概率P [MJ = Xi (1 < j < η)，在求得穩(wěn) 定概率之后，便可以進一步求得系統(tǒng)其他性能參數(shù)； 通過上面的過程求得CSP描述的系統(tǒng)的性能與系統(tǒng)各部件性能的關(guān)系。
【文檔編號】G06F17/50GK104156515SQ201410364935
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】張其林, 王先培, 趙永標, 袁磊 申請人:湖北文理學(xué)院