961 浏览基于复杂网络的电力通信网脆弱实体挖掘
摘要：电力通信网作为电网的支撑网络,一旦出现故障将会对电力系统安全运行造成重大影响,预先识别和保护电力通信网中的脆弱实体是降低网络脆弱性的有效方法。本文基于复杂网络理论,针对地市级电力通信网的物理拓扑构建加权电力通信网模型,综合考虑网络拓扑与业务特性,分别设计算法对电力通信网进行脆弱节点和脆弱链路挖掘研究。主要研究内容如下:首先,对实际的地市级电力通信网中的通信站点与光缆之间的多种连接关系进行特性分析,根据通信站点与通信站点、光缆与光缆的差距以及通信站点与光缆的不同连接关系进行权重分配,构建加权的电力通信网模型。然后再运用节点度、介数中心性、聚类系数、平均路径长度、小世界和无标度等特性对构建的电力通信网模型进行复杂网络特征实证分析研究,发现地市级电力通信网具有小世界和无标度的特性。其次,针对电力通信网脆弱节点挖掘没有考虑节点之间影响的关系,导致脆弱节点挖掘不准确的问题,提出基于改进结构洞的电力通信网脆弱节点挖掘算法。该算法考虑改进结构洞思想中节点为维持邻居节点所付出的努力,设计约束系数来衡量节点在局部的影响程度。采用影响系数矩阵结合节点的介数值与约束系数值,设计改进结构洞作为节点的脆弱值度量用于挖掘电力通信网中的脆弱节点。最后,将挖掘的脆弱节点集作为对电力通信网的蓄意攻击,采用脆弱性评价指标验证所提出算法的合理性。脆弱性评价指标显示将该算法相比其它4种算法在敏感性下最大分裂块数上平均提升4.2%。在移除top-15节点时,敏感性指标平均提升3.6%,网络效率指标平均提升23.5%,最大连通子图指标平均提升52.87%,能够有效挖掘电力通信网中脆弱节点。最后,针对电力通信网脆弱链路挖掘忽视脆弱节点与脆弱链路的相互影响关系,导致对脆弱链路挖掘存在偏差的问题,提出基于改进度介数的电力通信网脆弱链路挖掘算法。该算法将节点的脆弱值融入在链路的度乘积公式,用来衡量链路在局部的脆弱程度。然后考虑到链路在电力通信网传输过程中所处于的位置与信息传递的作用,设计改进度介数作为链路的脆弱值度量用于挖掘电力通信网中的脆弱链路。最后,将挖掘的脆弱链路集作为对电力通信网的蓄意攻击,采用脆弱性评价指标验证所提出算法的合理性。脆弱性评价指标显示将该算法与其它2种算法在移除top-20链路时,敏感性指标的网络分裂块数平均提升25%。网络效率指标平均提升16.75%,最大连通子图指标平均提升18.3%,能够有效挖掘电力通信网中脆弱链路。
关键词：电力通信网;脆弱节点;
文章目录
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 攻击策略研究现状
1.2.2 脆弱性分析研究现状
1.3 论文的主要工作及内容安排
1.4 论文章节内容安排
第2章 电力通信网模型构建及脆弱性评价
2.1 电力通信网模型
2.1.1 电力通信网特性分析
2.1.2 电力通信网模型构建
2.2 电力通信网络模型复杂网络特征分析
2.3 电力通信网攻击策略
2.3.1 基于节点度量算法的攻击策略
2.3.2 基于链路度量算法的攻击策略
2.4 电力通信网脆弱性评价指标
2.5 本章小结
第3章 基于改进结构洞的电力通信网脆弱节点挖掘算法
3.1 结构洞思想
3.2 基于改进结构洞的脆弱节点度量
3.3 电力通信网脆弱节点挖掘算法
3.4 算法实验分析
3.4.1 敏感性分析
3.4.2 网络效率分析
3.4.3 最大连通子图分析
3.5 本章小结
第4章 基于改进度介数的电力通信网脆弱链路挖掘算法
4.1 基于改进度介数的电力通信网脆弱链路度量
4.1.1 脆弱节点与脆弱链路的影响关系
4.1.2 改进度乘积算法
4.1.3 基于改进度介数的脆弱链路度量
4.2 电力通信网脆弱链路挖掘算法
4.3 算法实验分析
4.3.1 敏感性分析
4.3.2 网络效率分析
4.3.3 最大连通子图分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
[1]基于分形机理的复杂电力网络脆弱性评估及鲁棒性提升策略研究[J]. 陈志鹏,谢宁,王承民,钱振宇. 电网技术. 2021(02)
[2]客流特征视角下的轨道交通网络特征及其脆弱性[J]. 马超群,张爽,陈权,曹蕊,任璐. 交通运输工程学报. 2020(05)
[3]基于多属性决策的电力通信网的节点重要度计算方法[J]. 樊冰,郑陈熹,唐良瑞,吴润泽. 电力系统保护与控制. 2020(09)
[4]基于节点重要度的复杂网络脆弱性分析方法[J]. 段佳勇,郑宏达. 控制工程. 2020(04)
[5]基于熵权-层次分析法综合指标的电网关键线路辨识[J]. 吴昊,朱自伟. 中国电力. 2020(05)
[6]Relative Degree Structural Hole Centrality, CRD-SH: A New Centrality Measure in Complex Networks[J]. SOTOODEH Hamidreza,FALAHRAD Mohammed. Journal of Systems Science ＆ Complexity. 2019(05)
[7]相依网络理论下电力通信网节点重要度评价[J]. 李炅菊,黄宏光,舒勤. 电力系统保护与控制. 2019(11)
[8]电力通信网的关键节点辨识[J]. 刘垒,谭阳红,金家瑶,张婧,童方格. 电力系统及其自动化学报. 2020(02)
[9]考虑电力业务重要性的电力通信网关键节点识别[J]. 李昌超,康忠健,于洪国,郑世超,Ri Kihong. 电工技术学报. 2019(11)
[10]基于边临毁度的电力通信网脆弱性分析[J]. 廖一名,李珊君. 电力系统保护与控制. 2019(04)
