[發明專利]基于多智能體遺傳算法的電力運輸網絡拓撲結構設計方法

有效

• 申請號: 201710195081.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107066709B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 劉靜;焦李成;安柏慧
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

本發明提出了一種基于多智能體遺傳算法的電力運輸網絡拓撲結構設計方法，用于解決現有電力運輸網絡拓撲結構設計方法中存在的深度搜索能力弱和容易陷入局部最優解，導致電力運輸網絡在抵抗攻擊或者擾動時魯棒性差的技術問題，實現步驟為：設定多智能體遺傳算法參數、初始化多智能體遺傳算法種群、對初始化種群進行鄰域競爭、對鄰域競爭種群進行鄰域交叉、對鄰域交叉種進行變異、對變異種群進行群局部搜索產生局部搜索種群作為電力運輸網絡拓撲結構輸出。本發明在設計電力運輸網絡拓撲結構的過程中，采用多智能體遺傳算法框架，設計了鄰域競爭算子、鄰域交叉算子、變異算子和局部搜索算子，設計出具有高魯棒性的電力運輸網絡拓撲結構。

技術領域

本發明是屬于物理技術領域，涉及一種電力運輸網絡拓撲結構設計方法，具體涉及一種基于多智能體遺傳算法的電力運輸網絡拓撲結構設計方法，可用于設計電力運輸網絡拓撲結構，便于當其受到攻擊或者擾動時，能夠使電力運輸網絡的功能最大程度地保持完整，同時還可以有效地抵抗受到的攻擊或者擾動。

背景技術

在電力運輸系統中，可以將發電站、變電站等抽象成復雜網絡節點，將輸電線看成連接邊，那么電力運輸系統就可以抽象成一個復雜網絡模型，稱為電力運輸網絡。電力運輸網絡拓撲結構設計就是，在保持電力運輸網絡度分布不變的情況下，調整電力運輸網絡拓撲結構，使其在遭受到攻擊或擾動時，網絡功能盡可能的保持完整，即最大化地提高電力運輸網絡的魯棒性。網絡魯棒性(Network robustness)是網絡的一個重要屬性，它是指網絡在遭受到攻擊、破壞或者擾動的情況下，其能否繼續保持功能完善或者能否繼續工作的一個重要的衡量指標。

普遍的電力網絡設計方法通過設計選擇、交叉、變異等算子得到電力網絡拓結構，但是方法中算子設計簡單，導致深度搜索能力弱且容易陷入局部最優解。例如，申請公開號為CN104102956A、名稱為“一種基于策略自適應差分進化的配電網絡擴展規劃方法”的專利申請，公開了一種基于策略自適應的差分進化的配電網絡擴展規劃方法，該方法設計過程中存在深度搜索能力弱、容易陷入局部最優解的問題，不能設計出魯棒性高的電力運輸網絡拓撲結構，使該電力運輸網絡在遭受到攻擊或者擾動時，不具有良好的電力運輸網絡魯棒性。

C.M.Schneider等人發表了題目為“Mitigation of malicious attacks onnetworks”(Proceedings of the National Academy of Sciences.USA|108，3838-3841(2011))的論文，論文中中提出了基于最大連通子分量的魯棒性衡量標準，并且設計了一種基于啟發式算法的網絡拓撲結構設計方法。論文中用到啟發式算法來設計電力網絡拓撲結構，其主要步驟包括：首先，對電力運輸網絡執行隨機調整結構操作得到一個臨時網絡；其次，計算臨時網絡的魯棒性；然后，判斷魯棒性是否提高，若提高，則用臨時網絡代替電力運輸網絡，否則，電力運輸網絡不變；再然后，判斷迭代次數是否滿足最大迭代次數，若滿足，得到最終的電力運輸網絡，否則，返回起始重新執行；最后，輸出電力運輸網絡。該方法的特點是簡單易用，但是，該方法仍然存在的不足是，在優化過程中全局搜索能力弱，搜索過程類似于窮舉搜索，隨著網絡規模的增大，時間增長過快，搜索效率會大大降低，從而影響了電力運輸網絡拓撲結構設計的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提出了一種基于多智能體遺傳算法的電力運輸網絡拓撲結構設計方法，用于解決現有電力運輸網絡拓撲結構設計方法中存在的深度搜索能力弱和容易陷入局部最優解，導致電力運輸網絡在抵抗攻擊或者擾動時魯棒性差的技術問題。

本發明實現的思路是，在電力運輸網絡拓撲結構調整的過程中采用多智能體遺傳算法，設計有效的種群更新操作算子，充分利用多智能體遺傳算法對成千上萬維的函數，都能快速找到高質量的解的優點，并采用新的魯棒性評價準則評價個體的好壞，進行種群全局最優的更新，最后得到具有高魯棒性的電力運輸網絡拓撲結構。

根據上述技術思路，實現本發明目的采取的技術方案，包括如下步驟：