本發(fā)明屬于可靠性工程，具體涉及一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著技術(shù)的發(fā)展和社會需求的增長，電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系變得越來越緊密。電力網(wǎng)絡(luò)提供能源供應(yīng)以維持信息通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，而信息通信網(wǎng)絡(luò)則負(fù)責(zé)監(jiān)控電力設(shè)施的狀態(tài)、調(diào)度電力資源以及提供應(yīng)急響應(yīng)的信息支持。這種雙向依賴關(guān)系意味著任何一個(gè)系統(tǒng)的故障都可能影響到另一個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作，進(jìn)而對社會造成廣泛的影響。在這種背景下，電力網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)可以被抽象為一個(gè)供給依賴系統(tǒng)。供給依賴系統(tǒng)是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)體系，其特點(diǎn)在于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次之間的節(jié)點(diǎn)形成了“一對多”的相互供應(yīng)和依賴關(guān)系。在這樣的系統(tǒng)中，各節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系是相互交織的：一個(gè)電力節(jié)點(diǎn)不僅向多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)供電，同時(shí)也需要多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)提供的通信服務(wù)來維持其功能；反之亦然，通信節(jié)點(diǎn)在向多個(gè)電力節(jié)點(diǎn)提供通信服務(wù)的同時(shí)，也依賴于這些電力節(jié)點(diǎn)提供的電力。在這種結(jié)構(gòu)中，只要通信節(jié)點(diǎn)能夠從任一電源獲得電力，或者電力節(jié)點(diǎn)能夠從任一通信站點(diǎn)獲得所需的通信服務(wù)，它們都能夠正常運(yùn)作。因此，電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)可以被視作一個(gè)由兩個(gè)層次網(wǎng)絡(luò)相互耦合形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。研究這種耦合網(wǎng)絡(luò)的彈性控制對于防止系統(tǒng)發(fā)生級聯(lián)故障，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用和深遠(yuǎn)的意義。

2、然而，當(dāng)前電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的彈性控制方法集中在事故發(fā)生前的設(shè)計(jì)和預(yù)防工作，忽略了網(wǎng)絡(luò)在事故發(fā)生后的重連接對彈性恢復(fù)的重要作用，無法指導(dǎo)耦合網(wǎng)絡(luò)在事故發(fā)生后的彈性控制。為此，本發(fā)明擬針對以上缺項(xiàng)，給出一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)及方法，以節(jié)點(diǎn)重要度作為彈性控制的依據(jù)，從而保證網(wǎng)絡(luò)的彈性控制效果、提升網(wǎng)絡(luò)的效能水平。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，包括：節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊、重連接模塊以及彈性控制模塊；

4、節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊，用于計(jì)算已經(jīng)發(fā)生級聯(lián)失效的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的中心性屬性，獲得節(jié)點(diǎn)重要度；

5、重連接模塊，用于基于節(jié)點(diǎn)重要度的排序，對電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重連接；

6、彈性控制模塊，用于基于節(jié)點(diǎn)的重連接，評估電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的彈性，完成在級聯(lián)失效過程中對電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性的動態(tài)控制。

7、優(yōu)選的，所述供給依賴系統(tǒng)包括電力網(wǎng)絡(luò)層以及通信網(wǎng)絡(luò)層，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層均為無權(quán)重、無方向的網(wǎng)絡(luò)層，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層均采用典型barabási-albert的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

8、優(yōu)選的，電力網(wǎng)絡(luò)層如下表示：

9、ga＝<va,ea>，

10、其中，ga代表電力網(wǎng)絡(luò)層，va是電力網(wǎng)絡(luò)層中節(jié)點(diǎn)的集合，ea表示電力網(wǎng)絡(luò)層中連邊的集合；

11、通信網(wǎng)絡(luò)層如下表示：

12、gb＝<vb,eb>，

13、其中，gb代表通信網(wǎng)絡(luò)層，vb是通信網(wǎng)絡(luò)層中節(jié)點(diǎn)的集合，eb表示通信網(wǎng)絡(luò)層中連邊的集合。

14、優(yōu)選的，節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊中，節(jié)點(diǎn)的中心性屬性包括度中心性、介數(shù)中心性以及接近中心性。

15、優(yōu)選的，節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊包括：

16、度中心性獲取單元，用于基于與預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)相鄰的節(jié)點(diǎn)數(shù)，獲取預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)的度中心性；

17、介數(shù)中心性獲取單元，用于基于兩節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑數(shù)以及兩節(jié)點(diǎn)之間通過預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)的最短路徑數(shù)，獲取預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)的介數(shù)中心性；

18、接近中心性獲取單元，用于基于預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間的連通距離，獲取預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)的接近中心性；

19、節(jié)點(diǎn)重要度獲取單元，用于基于賦權(quán)法，對預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)的度中心性、介數(shù)中心性以及接近中心性進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，獲得預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)的重要度。

20、優(yōu)選的，重連接模塊包括：

21、排序單元，用于在電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的各網(wǎng)絡(luò)層中，按照重要度降序的方式對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序；

22、供給依賴連邊添加單元，用于基于各節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)間步的重要度排序，為各網(wǎng)絡(luò)層的節(jié)點(diǎn)對之間不跳過地額外增加雙向的供給依賴連邊，直至添加的連邊數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)數(shù)目，完成對節(jié)點(diǎn)的重連接。

23、優(yōu)選的，彈性控制模塊中電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的彈性表示為：

24、

25、式中，n'a為電力網(wǎng)絡(luò)層中未失效節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，n'b為通信網(wǎng)絡(luò)層中未失效節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，電力網(wǎng)絡(luò)層和通信網(wǎng)絡(luò)層的節(jié)點(diǎn)數(shù)量均為n。

26、本發(fā)明還提供一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制方法，應(yīng)用彈性控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

27、計(jì)算已經(jīng)發(fā)生級聯(lián)失效的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的中心性屬性，獲得節(jié)點(diǎn)重要度；

28、基于節(jié)點(diǎn)重要度的排序，對電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重連接；

29、基于節(jié)點(diǎn)的重連接，評估電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的彈性，完成在級聯(lián)失效過程中對電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性的動態(tài)控制。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明能夠在事故發(fā)生后通過重連接對供給依賴系統(tǒng)耦合網(wǎng)絡(luò)的彈性進(jìn)行恢復(fù)且效果較好，并且綜合考慮了耦合網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)屬性對彈性控制的指導(dǎo)作用，可以指導(dǎo)電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)在事故發(fā)生后的彈性控制、提高網(wǎng)絡(luò)抵抗級聯(lián)失效的能力、提升網(wǎng)絡(luò)的效能水平。

技術(shù)特征：

1.一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊、重連接模塊以及彈性控制模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供給依賴系統(tǒng)包括電力網(wǎng)絡(luò)層以及通信網(wǎng)絡(luò)層，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層均為無權(quán)重、無方向的網(wǎng)絡(luò)層，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層均采用典型barabási-albert的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊中，節(jié)點(diǎn)的中心性屬性包括度中心性、介數(shù)中心性以及接近中心性。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述重連接模塊包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性控制模塊中電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的彈性表示為：

8.一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制方法，應(yīng)用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述彈性控制系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于重要度重連接的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性控制系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括：節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊、重連接模塊以及彈性控制模塊；所述節(jié)點(diǎn)重要度獲取模塊，用于計(jì)算已經(jīng)發(fā)生級聯(lián)失效的電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的中心性屬性，獲得節(jié)點(diǎn)重要度；所述重連接模塊，用于基于所述節(jié)點(diǎn)重要度的排序，對所述電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重連接；所述彈性控制模塊，用于基于節(jié)點(diǎn)的重連接，評估電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)的彈性，完成在級聯(lián)失效過程中對電力通信網(wǎng)供給依賴系統(tǒng)彈性的動態(tài)控制。本發(fā)明以節(jié)點(diǎn)重要度作為彈性控制的依據(jù)，從而保證網(wǎng)絡(luò)的彈性控制效果、提升網(wǎng)絡(luò)的效能水平。

技術(shù)研發(fā)人員：樊冬明,馮強(qiáng),李承歡,任羿,王自力
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2