[發明專利]基于分形機理的復雜電力網絡魯棒性提升方法及系統

有效

• 申請號: 202010989226.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112163306B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 陳志鵬;謝寧;王承民;王智冬;李暉;王帥;朱承治
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;國網經濟技術研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于分形機理的復雜電力網絡魯棒性提升系統，其特征在于，包括：

模塊M1：通過節點與邊的關系建立復雜電力網絡簡化拓撲模型；

模塊M2：基于不同的攻擊模式對復雜電力網絡簡化拓撲模型進行攻擊，得到破壞后的復雜電力網絡簡化拓撲模型；

模塊M3：基于魯棒性提升策略改造復雜電力網絡簡化拓撲模型，得到改造后的復雜電力網絡簡化拓撲模型；

模塊M4：基于不同的攻擊模式對改造后的復雜電力網絡簡化拓撲模型進行攻擊，得到破壞后的改造復雜電力網絡簡化模型；

模塊M5：根據網絡連通度計算破壞后的復雜電力網絡簡化模型和破壞后的改造復雜電力網絡簡化模型的脆弱性，通過脆弱性驗證改造后復雜電力網絡簡化模型的魯棒性；

所述復雜電力網絡簡化模型是指忽略電力網絡具體的電氣參數及物理約束，通過節點和邊的連接關系簡化得到的一個無權無向圖；

所述節點包括電源點和負荷點；

所述邊包括輸電線和變壓器支路；

所述模型M3包括：基于魯棒性提升策略形成以邊介數的值為權重的最大邊介數生成樹，在鄰度關系矩陣中尋找最大邊介數生成樹中鄰近的Hub節點并進行解耦重連，形成改造后的復雜電力網絡簡化拓撲模型；

所述鄰度關系矩陣反映復雜電力網絡中相鄰節點的度數關系；

所述Hub節點是復雜電力網絡中預設度數節點；

所述模塊M3包括：

模塊M3.1：將邊介數作為權重賦給每條邊，找出權重最大的一條邊放入生成樹集合T中；

模塊M3.2：再從剩下的邊集合中選出權重最大的邊，將當前權重最大的邊放入生成樹集合T中不形成回路，則將當前邊加入生成樹集合T；重復執行直至生成樹集合T成為復雜電力網絡的最大邊介數生成樹；

模塊M3.3：記錄未進入生成樹集合T的邊，放入集合Q中；

模塊M3.4：利用Hub節點解耦改進最大邊介數生成樹網絡；

所述模塊M3.4包括：

模塊M3.4.1：利用鄰度關系矩陣找出最大生成樹集合T中直接相連的樞紐節點，將直接相連的樞紐節點i,j的邊斷開實現Hub節點解耦；

模塊M3.4.2：尋找樞紐節點i,j的其余相鄰節點，分別計入集合I，集合J中，確認集合I、集合J中各節點在生成樹集合T中的度數以及在復雜電力網絡中的度數；

模塊M3.4.3：分別在集合I和集合J中找出在生成樹集合T中度數最小的節點，當集合I和集合J中找出的在生成樹集合T中度數最小的節點相等時，則選出在復雜電力網絡中度數較小的節點，將當前節點連接得到改進最大生成樹網絡T_n；

模塊M3.4.4：將改進后最大生成網絡T_n加上集合Q，得到改進后的復雜網絡簡化拓撲模型A_n。

2.根據權利要求1所述的基于分形機理的復雜電力網絡魯棒性提升系統，其特征在于，所述攻擊模式包括：按不同的節點重要度指標對節點進行破壞；

所述節點重要度指標反映了各節點或路線在整個電力網絡系統中的破壞重要性；當節點重要度指標值越大，則節點越重要，破壞當前節點會造成的損失相對越大；

所述攻擊模式包括：高度數節點優先攻擊模式、高介數節點優先攻擊模式、高節點重要度優先攻擊模式或高引力節點優先攻擊模式。

3.根據權利要求1所述的基于分形機理的復雜電力網絡魯棒性提升系統，其特征在于，所述網絡連通度是指遭受破壞后的網絡節點的存活率，網絡連通度是最大連通子圖中節點的數目占復雜電力網絡簡化拓撲模型或改造后的復雜電力網絡簡化拓撲模型節點總數目的比例，公式如下：

其中，N_sub表示最大連通子圖中節點的數目；N表示初始網絡節點總數目。

4.根據權利要求2所述的基于分形機理的復雜電力網絡魯棒性提升系統，其特征在于，所述高引力節點優先攻擊模式包括：計算所有節點或邊對應的高引力指標，按照高引力指標從大到小進行攻擊，直至攻擊次數達到預設值；

所述高引力指標g_i公式如下：

其中，V為復雜電力網絡簡化模型中節點總集合，A表示復雜電力網絡簡化模型鄰接矩陣，k_i和k_j分別表示i節點和j節點的度數。