電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法。包括：將通信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備抽象簡化為耦合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?；根?jù)耦合網(wǎng)絡(luò)的特點建立節(jié)點容量模型；根據(jù)節(jié)點失效后負(fù)載的分配方法建立負(fù)載重分配模型；根據(jù)耦合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點失效特點建立級聯(lián)失效模型；攻擊通信網(wǎng)節(jié)點，耦合網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后獲取電網(wǎng)節(jié)點的最大功能組，選取最優(yōu)負(fù)載重分配方法。本方法提高了電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效的能力，有利于降低維護成本，從而提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)抗毀【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，一些現(xiàn)實中的問題，例如交通網(wǎng)絡(luò)的擁堵，電力網(wǎng)絡(luò)大停電事故等，吸引了很多學(xué)者研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的興趣，極大地促進了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的繁榮和發(fā)展。很長一段時間人們的研究局限于單個網(wǎng)絡(luò)的研究，不考慮該網(wǎng)絡(luò)對其他網(wǎng)絡(luò)的影響和其他網(wǎng)絡(luò)對該網(wǎng)絡(luò)的影響。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)有些網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系十分密切，一個網(wǎng)絡(luò)的特性受到另一個或幾個網(wǎng)絡(luò)特性的影響，網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用逐漸體現(xiàn)出來，我們把這種相互影響的網(wǎng)絡(luò)稱為耦合網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)就是典型的耦合網(wǎng)絡(luò)，電網(wǎng)向智能化轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)越智能與通信網(wǎng)的耦合性就越強。電力網(wǎng)絡(luò)的正常運行需要通信網(wǎng)絡(luò)來傳送監(jiān)測控制等信息，同時通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要電力網(wǎng)絡(luò)為其提供電力支持。通信網(wǎng)的節(jié)點失效有可能引起電網(wǎng)相關(guān)節(jié)點失效，電網(wǎng)失效節(jié)點反過來又可能導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點失效，如果這樣級聯(lián)下去，一個小故障最終可能對整個系統(tǒng)造成重大影響。節(jié)點失效后的負(fù)載重分配問題是影響耦合網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因素，混亂的重分配策略對級聯(lián)失效的幫助很小，甚至有可能促進級聯(lián)失效的發(fā)生，使耦合網(wǎng)絡(luò)更加脆弱，本發(fā)明根據(jù)耦合網(wǎng)絡(luò)的本身特性選擇恰當(dāng)?shù)呢?fù)載分配策略，提聞了 I禹合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出了一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0004]步驟1:將通信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備抽象簡化為耦合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ虶 ；
[0005]步驟2:根據(jù)耦合網(wǎng)絡(luò)的特點建立節(jié)點容量模型；
[0006]步驟3:根據(jù)節(jié)點失效后其負(fù)載的分配方法建立負(fù)載重分配模型；
[0007]步驟4:根據(jù)耦合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點失效特點建立級聯(lián)失效模型；
[0008]步驟5:攻擊通信網(wǎng)節(jié)點，耦合網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后獲取電網(wǎng)節(jié)點的最大功能組，選取最優(yōu)負(fù)載重分配方法。
[0009]所述步驟I具體包括以下步驟:
[0010]步驟1.1:獲取電網(wǎng)中正常工作的發(fā)電機和35kV及以上的變電站抽象成電力節(jié)點
Vp ；
[0011]步驟1.2:獲取電力通信網(wǎng)絡(luò)的通信機房和無線基站抽象成通信節(jié)點V。；
[0012]步驟1.3:獲取電網(wǎng)節(jié)點之間的高壓輸電線抽象成節(jié)點之間的邊Ep，不考慮配電網(wǎng)和發(fā)電廠、變電站的主接線，合并同桿并架的輸電線，消除自環(huán)和多重線路，至此電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建完畢，用GP=(VP，EP)表示；
[0013]步驟1.4:獲取通信節(jié)點間的通信線路或無線信道抽象成通信節(jié)點之間的邊E。，至此通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建完畢，用Gc=(Vc^Ec)表示；
[0014]步驟1.5:獲取給各個通信節(jié)點提供電力的電網(wǎng)節(jié)點，抽象成電網(wǎng)節(jié)點到通信網(wǎng)節(jié)點的單向邊Ep。；
[0015]步驟1.6:獲取給各個電力節(jié)點提供通信支持的通信節(jié)點，抽象成通信網(wǎng)到電網(wǎng)的單向邊Ect，至此耦合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建完畢，用G=(GP，Gc, Epc, Ecp)表示；
[0016]所述步驟1.2中通信節(jié)點包括:為抽象的電力節(jié)點提供通信服務(wù)的節(jié)點及業(yè)務(wù)流上行經(jīng)過的節(jié)點，為抽象的電力節(jié)點以下電氣設(shè)備提供通信服務(wù)的節(jié)點作為抽象通信節(jié)點的負(fù)載。
[0017]所述步驟2具體包括以下步驟:
[0018]步驟2.1:確定通信網(wǎng)節(jié)點的容量模型
[0019]通信網(wǎng)的負(fù)載依賴于電網(wǎng)，電網(wǎng)正常工作節(jié)點越多，通信網(wǎng)的負(fù)載越大。交替分析耦合網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)失效過程，設(shè)迭代N次級聯(lián)失效停止，第η次迭代稱為狀態(tài)η，η為O和正整數(shù)；
[0020]在狀態(tài)η單位時間內(nèi)通信網(wǎng)承擔(dān)的總業(yè)務(wù)量為:
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟1:將獲取通信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備信息抽象簡化為耦合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ虶 ； 步驟2:根據(jù)耦合網(wǎng)絡(luò)的特點建立節(jié)點容量模型； 步驟3:根據(jù)節(jié)點失效后其負(fù)載的分配方法建立負(fù)載重分配模型； 步驟4:根據(jù)耦合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點失效特點建立級聯(lián)失效模型； 步驟5:隨機或蓄意攻擊通信網(wǎng)中的節(jié)點，得到不同分配規(guī)則下穩(wěn)定后電網(wǎng)節(jié)點的最大功能組GNZP，選取最優(yōu)負(fù)載重分配方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述步驟I具體包括以下步驟: 步驟1.1:獲取電網(wǎng)中正常工作的發(fā)電機和35kV及以上的變電站信息，將其抽象成電力節(jié)點Vp ； 步驟1.2:獲取電力通信網(wǎng)絡(luò)的通信機房和無線基站信息，將其抽象成通信節(jié)點V。；步驟1.3:獲取電網(wǎng)節(jié)點之間的高壓輸電線抽象成節(jié)點之間的邊Ep，不考慮配電網(wǎng)和發(fā)電廠、變電站的主接線,合并同桿并架的輸電線，消除自環(huán)和多重線路,至此電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建完畢，用GP=(VP，EP)表示； 步驟1.4:獲取通信節(jié)點間的通信線路或無線信道抽象成通信節(jié)點之間的邊E。，至此通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建完畢，用Gc=(Vc^Ec)表示； 步驟1.5:獲取給各個通信節(jié)點提供電力的電網(wǎng)節(jié)點，抽象成電網(wǎng)節(jié)點到通信網(wǎng)節(jié)點的單向邊Ep。； 步驟1.6:獲取給各個電力節(jié)點提供通信支持的通信節(jié)點，抽象成通信網(wǎng)到電網(wǎng)的單向邊Εφ，至此耦合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蜆?gòu)建完畢，用G= (Gp，Gc, Epc, Ecp)表示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述步驟1.2中通信節(jié)點包括:為抽象的電力節(jié)點提供通信服務(wù)的節(jié)點及其業(yè)務(wù)流上行經(jīng)過的節(jié)點，為抽象的電力節(jié)點以下電氣設(shè)備提供通信服務(wù)的節(jié)點作為抽象通信節(jié)點的負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述步驟2具體包括以下步驟: 步驟2.1:確定通信網(wǎng)節(jié)點的容量模型 通信網(wǎng)的負(fù)載依賴于電網(wǎng)，電網(wǎng)正常工作節(jié)點越多，通信網(wǎng)的負(fù)載越大；交替分析耦合網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)失效過程，設(shè)迭代N次級聯(lián)失效停止，第η次迭代稱為狀態(tài)η，η為O和正整數(shù)； 在狀態(tài)η單位時間內(nèi)通信網(wǎng)承擔(dān)的總業(yè)務(wù)量為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述步驟3建立負(fù)載重分配模型具體包括以下步驟: 步驟3.1:確定失效的節(jié)點的集合S、正常工作節(jié)點的集合Z和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載向量L ； 步驟3.2:確定節(jié)點i失效后，節(jié)點j上負(fù)載增量:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，調(diào)節(jié)重分配范圍參數(shù)Θ的值，把分配規(guī)則分為最近臨:Θ =inf、中間和全局:Θ =O三種情況。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述步驟4中耦合網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效模型具體步驟為: 步驟4.1:攻擊通信網(wǎng)中的節(jié)點，引起通信網(wǎng)節(jié)點和邊的失效，直到通信網(wǎng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，更新網(wǎng)間連接矩陣Ect，稱這一過程為狀態(tài)I ; 步驟4.2:上一狀態(tài)中連接矩陣Ect發(fā)生變化，可能引起電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)節(jié)點和邊的失效，達到穩(wěn)定狀態(tài)，狀態(tài)數(shù)加1，判斷網(wǎng)間連接Ep。是否改變，若有變化，更新Ep。，執(zhí)行下一步；若不變則級聯(lián)失效結(jié)束，跳到步驟4.4 ； 步驟4.3:上一狀態(tài)中連接矩陣Ep。發(fā)生變化，引起通信網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)節(jié)點和邊的失效，達到穩(wěn)定狀態(tài)，狀態(tài)數(shù)加I，判斷網(wǎng)間連接Ect是否改變，若有變化，更新Ec5，返回步驟3.2 ;若不變則級聯(lián)失效結(jié)束，執(zhí)行下一步； 步驟4.4:耦合網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效停止，獲得電網(wǎng)節(jié)點的最大功能組GNZP。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，當(dāng)分析狀態(tài)η節(jié)點和邊的失效過程時，假設(shè)另一個網(wǎng)絡(luò)保持η-1的穩(wěn)定狀態(tài)不變。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述網(wǎng)內(nèi)節(jié)點和邊的失效具體為: 狀態(tài)η的節(jié)點失效包括:丟失網(wǎng)間連接節(jié)點Ect和Ερ。失效、丟失網(wǎng)內(nèi)連接節(jié)點Ε。和Ep失效和過載失效，其過程分別用匕，P1和匕表示；其中P1和匕是一個交互過程，丟失網(wǎng)內(nèi)連接節(jié)點失效，會引起負(fù)載重分布導(dǎo)致節(jié)點過載失效，過載失效又會丟失網(wǎng)內(nèi)連接，導(dǎo)致節(jié)點失效，直到穩(wěn)定狀態(tài)，所以狀態(tài)η穩(wěn)定后的最大功能組可表示為GNZn=XnU1P^XlrfPtjPw
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述丟失網(wǎng)間連接節(jié)點失效具體為:通信網(wǎng)節(jié)點丟失網(wǎng)間連接失效指節(jié)點失去電力支持，視為此通信節(jié)點在級聯(lián)失效時間段內(nèi)失效；電網(wǎng)節(jié)點丟失網(wǎng)間連接失效指節(jié)點失去通信支持，導(dǎo)致設(shè)備故障，視為此通信節(jié)點在級聯(lián)失效時間段內(nèi)失效。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述丟失網(wǎng)內(nèi)連接節(jié)點失效具體為: 通信網(wǎng)或電網(wǎng)節(jié)點失去與本網(wǎng)絡(luò)其它節(jié)點的連接，成為孤立的節(jié)點，視為此節(jié)點在級聯(lián)失效時間段內(nèi)失效。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種電力耦合網(wǎng)絡(luò)抵御級聯(lián)失效負(fù)載重分配方法，其特征在于，所述過載失效具體為: 通信網(wǎng)中節(jié)點過載失效指節(jié)點收到的數(shù)據(jù)包遠大于其處理能力導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)包被丟棄，視為此通信節(jié)點在級聯(lián)失效時間段內(nèi)失效；電網(wǎng) 節(jié)點的過載失效是指變壓器超過其最大容量或發(fā)電機的負(fù)荷超過其最大負(fù)荷導(dǎo)致設(shè)備故障，視為此電力節(jié)點在級聯(lián)失效時間段內(nèi)失效。
【文檔編號】G06F17/50GK103957032SQ201410156420
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】吳潤澤, 張保健 申請人:華北電力大學(xué)