基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法和系统，属于配电网优化运行领域。通过考虑电力传感通信网布局原则，建立电力通信网拓扑模型；基于复杂系统理论，建立传感通信网节点脆弱性评估指标集；将电力通信网邻接矩阵代入节点脆弱性评估指标集，求得各节点的指标得分。采用层次分析法获得主观权重，熵权法和离差最大化法获得客观权重，基于不确定正态云组合权重法获得各节点脆弱性排序，根据排序结果，对脆弱度较高的节点进行重点关注，能够有效评估电力传感通信网各节点脆弱性，防止节点故障或收到攻击导致电网大范围故障，提高了电网可靠性与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法和系统
本专利技术属于配电网优化运行领域，更具体地，涉及基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法和系统。
技术介绍
相较于传统配电网，智能电网的发展趋势日益凸显，使得一次电网的可靠性更加依赖于电力传感通信网的稳定性与安全性，因此，电力传感通信网的脆弱性问题受到了广泛关注。现有技术中，廖一名于2019年提出一种基于边临毁度的电力通信网脆弱性分析方法，该方法通过考虑边临毁度指标和网络损失度指标，对电力通信网各节点进行脆弱性评估与分析。然而，该方法没有充分考虑电力通信网的拓扑特性，且指标选取较为单一，评价结果不够客观与全面。针对电力传感通信网的节点脆弱性问题，基于复杂系统理论，从网络的视角评估传感通信网的节点脆弱性逐步受到关注。拓扑是传感通信网最直观、本质的属性，通信业务的有效传输建立在可靠的物理网络基础上。除此之外，恐怖袭击、恶意攻击等攻击者难以获取具体的通信业务运行方式，网络脆弱节点更容易成为其攻击对象。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法、系统，其目的在于能够有效评估电力传感通信网节点脆弱性。为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法，该方法包括：S1.构建电力通信网拓扑模型的无向无权图，基于复杂系统理论选取反映电力通信网拓扑特性的电力通信网节点脆弱性评估指标；S2.基于无向无权图对应的邻接矩阵，计算电力通信网各节点脆弱性评估指标值；S3.通过主观赋权法确定各节点脆弱性评估指标的主观权重，通过客观赋权法确定各节点脆弱性评估指标的客观权重；S4.通过逆向云生成算法将各种主客观权重进行不确定正态云组合，生成正态云模型组合权重；将正态云模型组合权重与各节点的各脆弱性指标值进行综合决策，生成各节点的综合云模型；S5.通过计算各节点组合赋权与理想节点组合赋权之间的正态云相似度值，得到各节点脆弱性评估结果。优选地，步骤S1中，选取的电力通信网节点脆弱性评估指标包括节点组合度数、节点通信效率、基于介数的节点重要度和节点聚集系数中的至少一个。优选地，步骤S2中，所述节点组合度数计算公式如下：其中，表示无向无权图G的节点i的组合度数，αs表示的权重，α1≥α2≥…≥αs≥…≥0，∑αs＝1，表示无向无权图G的节点i的s阶度，{As}i表示无向无权图G的s阶邻接矩阵As的第i行之和。优选地，步骤S2中，所述节点通信效率计算公式如下：其中，Vi表示节点i的通信效率，E0表示原始电力通信网的网络效率，Ei表示去掉节点i之后电力通信网的网络效率，N表示无向无权图的节点数目，dij表示在最短路径算法下，节点i到节点j所经过的节点数目。优选地，步骤S2中，所述基于介数的节点重要度计算公式如下：其中，Ii表示节点i的基于介数的节点重要度，bG(i)表示无向无权图G的节点i的介数，ρ(bG(i))表示网络中介数为bG(i)的节点概率，N表示无向无权图G节点数目，αij表示节点i到节点j的链路是否连通，wij表示节点i到节点j的链路的流量权重。优选地，步骤S2中，所述节点聚集系数计算公式如下：其中，Ci表示节点i的聚集系数，dG(i)表示无向无权图G的节点i的度，Si表示dG(i)个节点间存在的边数目。优选地，所述主观赋权法为层次分析法。优选地，所述客观分析法为熵值法和离差最大化法。为实现上述目的，按照本专利技术的第二方面，提供了一种基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行第一方面所述的基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：(1)本专利技术基于复杂系统理论，建立电力传感通信网节点脆弱性评估指标，节点组合度数反映了电力传感通信网节点受邻居节点的影响程度，节点通信效率反映了电力传感通信网节点与网络中其他节点联系的紧密程度，基于介数的节点重要度反映了电力传感通信网节点的分布特性，节点聚集系数反映了电力传感通信网节点在网络中与其他节点的集团化程度，从而对节点的局部特性和全局特性进行了全面分析。(2)本专利技术根据电力传感通信网实际对介数与节点聚集系数等指标进行改进，改进后的指标能够充分反映出电力通信网节点的局部特性与全局特性，从而全面客观的对电力通信网节点脆弱性进行评估。(3)本专利技术采用基于不确定正态云组合权重的综合评价方法将多类型客观赋权法及主观赋权法进行综合，获得各节点与理想节点的相似程度，按照相似程度对各节点脆弱性进行降序排列，从而对脆弱度排序较高的节点予以重点关注，防止由于脆弱节点故障或受到攻击导致电力网络发生故障。提高了电网可靠性与稳定性。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的电力传感通信网拓扑图示意图；图3为本专利技术实施例提供的部分节点综合云模型示意图；图4为本专利技术实施例提供的各节点脆弱性分布图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本专利技术提供了一种基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法，该方法包括：步骤S1.构建电力通信网拓扑模型的无向无权图，基于复杂系统理论选取反映电力通信网拓扑特性的电力通信网节点脆弱性评估指标。其针对电力传感通信网布局原则，将通信系统各节点等效为相同的节点，忽略通信线路间的差异，认为通信线路均为双向通信，形成电力传感通信网无权无向图模型。所述电力传感通信网布局原则具体如下：1)电力通信网拓扑模型中包含2类节点，即各厂站(包含发电厂、变电站、换流站)的通信节点和调度中心，将各厂站和调度中心的通信系统等效为相同的节点。2)站点之间的通信线路是通信网的边，忽略通信线路间的差异，且认为通信线路双向通信，即认为所有边为无向边。3)合并同一方向上的多条通信线路以消除多重边和自环。按照上述原则，电力传感通信网可以表示为一个无权无向图G＝(V,E)，V＝{1,2,…,N}表示网络的节点集，A＝{aij}为电力传感通信网G的邻接矩阵，且若aij＝1，表示节点i和节点j之间存在无向边，即物理线路，否则，aij＝0。基于复杂系统理论，对电力传感通信网脆弱节点进行辨识是提高电网可靠性与安全性的关键技术之一。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法，其特征在于，该方法包括：/nS1.构建电力通信网拓扑模型的无向无权图，基于复杂系统理论选取反映电力通信网拓扑特性的电力通信网节点脆弱性评估指标；/nS2.基于无向无权图对应的邻接矩阵，计算电力通信网各节点脆弱性评估指标值；/nS3.通过主观赋权法确定各节点脆弱性评估指标的主观权重，通过客观赋权法确定各节点脆弱性评估指标的客观权重；/nS4.通过逆向云生成算法将各种主客观权重进行不确定正态云组合，生成正态云模型组合权重；将正态云模型组合权重与各节点的各脆弱性指标值进行综合决策，生成各节点的综合云模型；/nS5.通过计算各节点组合赋权与理想节点组合赋权之间的正态云相似度值，得到各节点脆弱性评估结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂系统理论的电力通信网脆弱性评估方法，其特征在于，该方法包括：
S1.构建电力通信网拓扑模型的无向无权图，基于复杂系统理论选取反映电力通信网拓扑特性的电力通信网节点脆弱性评估指标；
S2.基于无向无权图对应的邻接矩阵，计算电力通信网各节点脆弱性评估指标值；
S3.通过主观赋权法确定各节点脆弱性评估指标的主观权重，通过客观赋权法确定各节点脆弱性评估指标的客观权重；
S4.通过逆向云生成算法将各种主客观权重进行不确定正态云组合，生成正态云模型组合权重；将正态云模型组合权重与各节点的各脆弱性指标值进行综合决策，生成各节点的综合云模型；
S5.通过计算各节点组合赋权与理想节点组合赋权之间的正态云相似度值，得到各节点脆弱性评估结果。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，选取的电力通信网节点脆弱性评估指标包括节点组合度数、节点通信效率、基于介数的节点重要度和节点聚集系数中的至少一个。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述节点组合度数计算公式如下：



其中，表示无向无权图G的节点i的组合度数，αs表示的权重，α1≥α2≥…≥αs≥…≥0，∑αs＝1，表示无向无权图G的节点i的s阶度，{As}i表示无向无权图G的s阶邻接矩阵As的第i行之和。


4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述节点通信效率计算公式如下：






其中，Vi表示节...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭舒毓，苗世洪，孙芊，牛荣泽，王磊，马建伟，李丰君，
申请(专利权)人：华中科技大学，国网河南省电力公司电力科学研究院，国网河南省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42