带有邻居度信息的容量负载模型下电网级联故障研究

考虑节点及其邻居节点的度值信息,本文提出了一种全新的节点容量负载模型,并将其应用到美国西部电网等电网级联故障研究中。通过高负载攻击(HL攻击)和低负载攻击(LL攻击)2种方式来攻击电网,仿真实验表明,与传统的基于节点度的容量负载模型相比,改进负载模型的电网具有更好的鲁棒性和抗毁性。通过对受攻击节点的邻居度值和与其本身度值之比的研究,分析了本文所提容量负载模型可以减小网络级联故障规模的原因。

基于非线性容量负载模型下电网的级联故障分析

随着电力系统跨区域联网规模的不断扩大,大电网的鲁棒性越来越受到关注。为探究电气特征对级联故障的影响,首先,基于IEEE118系统分别构建了具有电气特征的加权电网和只具有拓扑结构的无权电网;其次,提出了一种非线性负载容量模型,利用该模型进行随机攻击下级联失效仿真,结果表明加权电网容量参数的阈值较无权电网小,对级联失效的抗毁性更强;最后,通过蓄意攻击发现,加权电网对权攻击的级联故障的抗毁性强于无权电网的度攻击。但是加权电网的介数攻击与无权电网类似,对级联故障的抗毁性较差;原因在于高介数节点为IEEE118系统中的变压器节点,对电网的传输十分重要,在实际电网中需要加强对其的保护。

复杂网络上级联失效的负载容量模型

研究复杂网络上级联失效的过程和性质有助于指导系统建设并提高其鲁棒性能。在分析和总结相关工作的基础上,提出了一种更符合实际网络的负载容量非线性模型。通过在B-A无标度网络和Internet AS级网络上进行仿真,验证了模型的可行性,并且发现模型参数在一定条件下具有负指数关系。考察网络成本和鲁棒性关系,发现该模型能够更好的抵御级联失效,并且在获得较高鲁棒性能的情况下有较小的投资成本。

非线性负载容量模型的小世界网络级联抗毁性研究

通过引入一种负载容量非线性模型,对小世界网络的级联抗毁性进行了深入研究。在局部加权的负载重分配准则下,仿真分析了权重系数、容量参数以及网络密度等对小世界网络级联抗毁性的影响,并对网络成本和抗毁性能约束下小世界网络的级联抗毁性进行了优化分析。研究表明小世界网络的级联抗毁性随权重系数的增大而减弱,不同密度的网络在权重系数较小时级联失效传播较慢,且级联抗毁性对网络密度的敏感程度相差较大。另外,存在最优容量参数组合使得小世界网络具有最强的级联抗毁性。研究成果能够为现实网络系统的抗毁性设计提供有益的参考和借鉴。

基于负载容量模型的智能电网鲁棒性仿真

基于负载容量模型,提出了一个电网与通信网两层网络组成的智能电网模型。其中电网的拓扑结构具有真实世界特性。通过级联失效策略仿真,分析比较了不同条件下模型的网络效率变化。仿真使用随机攻击,并提出了一种优化鲁棒性的策略。仿真结果表明,通信网结构对智能电网整体结构的鲁棒性影响很大。当电网与无标度特性的通信网的重要节点集中式地耦合时,效果最优且稳定。

基于网络负载容量模型的城市路网级联失效研究

在城市道路交通中,关键路段的失效可能导致路网的大面积拥堵,为了准确判断城市道路交通网络的关键路段,首先采用原始法构建城市道路交通网络的几何拓扑图,并在已有的交通网络级联失效模型基础上,考虑了城市道路网络的有向性和拥堵的局部扩散特性,对模型的初始负荷定义及失效负载重分配的规则进行了改进,并采用改进后的模型对不同路段破坏失效进行了模拟分析,研究了不同路段发生破坏后拥挤的扩散过程.采用破坏影响后的路网平均距离降低比例和失效路段所占比例来反映路段的破坏程度,最后对路网中的路段进行重要度排序,并结合路段在路网中的度、介数及级联失效的影响程度等指标,利用K-Means聚类分析对路段进行了聚类.结论表明:只考虑路段上的流量大小或路段的一些静态指标并不能够准确判断路段的重要度,路网中往往还存在一些潜在的重要路段,考虑多种指标对不同路段进行聚类更具合理性.

内部价值链视角下复杂产品变更成本预测模型

在持续进步的制造技术环境和复杂多变的市场环境下,以渐进创新为目标的复杂产品设计变更活动高频多发。为有效预测受变更传播影响的生产制造成本,提高设计变更决策的效益性和准确性,从企业内部价值链视角出发,提出基于复杂网络方法的变更成本预测模型。基于负载容量模型对变更传播进行表达,构建设计特征变更传播分析模型;采用改进的灰色关联度、关联分析方法对全局权重进行计算;基于变更传播影响下的量化设计特征值,建立基于特征映射的变更成本预测模型。最后,以G公司某型永磁同步变频冷水机组为案例,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于负载重分配算法改进的加权路网实证研究

稳定运行的城市道路交通网络对于城市正常活动的高效运行以及国民循环经济的快速增长至关重要,城市道路交通网络的交叉口节点遭到破坏,引发拥堵持续蔓延扩散,导致大面积路网产生相继拥堵现象,影响城市区域交通流动性。本文基于改进的负载重分配算法研究负载-容量模型下路网相继拥堵后的负载重分配引导策略,基于上海松江新城部分区域路网进行实证仿真研究。进行实际路网网络拓扑并建立负载-容量模型,利用随机攻击和蓄意攻击在相继拥堵模型上基于新加权节点综合重要度和节点强度中分析拥堵导引策略。研究表明复杂加权路网受到攻击后基于新加权节点综合重要度负载重分配策略提高了路网的鲁棒性,对识别城市运输网络中的重要节点、在拥堵后对于城市道路交通拥堵发生前制定预案、失效发生后道路交通管理控制等方面具有重要意义。

考虑近邻度值之和的城市轨道网络抗毁性研究

为解决城市轨道交通站点或线路失效引发的网络级联瘫痪问题,考虑了网络节点一阶邻域的影响作用,基于非线性容量负载模型,提出了负载分配阻抗系数,并建立了考虑近邻度值之和的非线性容量负载优化模型,通过优化负载结构来调整节点在负载重分配时的备择概率,减少级联过程中节点的失效数,提高网络抗毁性。以重庆市轨道网络为实例应用,仿真分析网络在两种模型下的抗毁性。结果表明:优化模型中负载容忍系数的增大对网络抗毁性的改善效果更显著;优化模型中节点的负载分配阻抗系数越大,节点在负载重分配时的备择概率越低,越不容易发生级联过载。

面向级联失效的加权网络负载容量非线性模型鲁棒性优化

在考虑网络负载容量关系的情况下,研究加权网络中的级联失效现象.提出了负载容量非线性模型,并针对模型参数的多目标优化问题,通过理论分析确定其影响因素.以级联失效前后网络连通性测度的比值作为鲁棒性测度,以网络容量与负载的比值平均数作为网络成本测度,采用基于拥挤距离排序的多目标粒子群优化算法(MOPSO-CD)对参数进行优化.最后通过在模拟网络和实际网络中进行的仿真比较,验证了优化后的负载容量非线性模型可以在有限的网络成本下更好地提高网络对级联失效的抵御能力.

多主体协同视角下供应链网络韧性评价与提升策略

提升供应链网络韧性对于我国经济的稳定发展至关重要。本研究基于复杂网络与级联失效理论,综合考虑节点过载和欠载两种失效机制,构建多主体协同视角下的供应链网络韧性评价与提升策略模型。通过数值仿真构建算例供应链网络,借助模拟实验分析该网络在随机攻击下的级联失效过程和恢复过程,得到算例供应链网络韧性值。在此基础上,分别面向级联失效过程中的可调参数α和β和恢复过程中的恢复策略,提出该算例供应链网络的韧性提升策略:通过调整节点负载分布的均匀程度使其达到中等水平而改变α、通过改变所投入的成本而增大β和优先恢复具有高特征向量中心性的失效节点,验证了该模型的可行性。本文所构建的模型为有效评估和增强供应链网络的韧性水平提供了有益的参考和借鉴,助力国家经济社会可持续稳健发展。

超边内部结构对无标度超网络鲁棒性的影响

鉴于现有超网络鲁棒性的研究中并未考虑超边内部结构对超网络鲁棒性的影响,提出一种能描述超边内部结构与超网络鲁棒性关系的容量-负载模型,并通过仿真实验获得了超边内节点在优先连接、随机连接、全连接3种方式下,k均匀无标度超网络的鲁棒性。通过对比分析发现,无标度超网络的鲁棒性与其超边内节点的连接方式密切相关,同时也与超边内节点的规模k以及超边内部普通边的数量mk有关。研究结果表明,超边内部结构对无标度超网络整体的鲁棒性有较大的影响。

基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析

级联失效前的评估和检测是预防和控制级联失效现象的关键,对充分把握整个网络系统的稳定运行至关重要。为深入探究级联失效传播过程的内在机理,提出一种考虑网络动态特性的节点重要度评估模型;在此基础上,采用一种更符合真实复杂系统的非线性容量负载模型,利用该模型进行不同攻击策略下的级联失效仿真,以网络的最大连通子图比例为测度量化网络抵御级联失效的抗毁性,仿真结果表明,节点41所在的广安市与节点55所在的重庆市,无论是在静态节点重要度评估,还是动态节点重要度评估下,均是成渝铁路网络中最关键的节点;此外,不考虑级联失效情况下,在网络的静态拓扑结构中,节点的度中心性更能代表节点的关键程度;而在动态的网络拓扑结构中,节点的介数中心性更能代表节点的重要性,与度值攻击相比,采用重要度攻击策略能以更快的速度击溃网络;考虑级联失效情况下,与其他攻击策略比较,采用重要度攻击策略时,在级联失效的作用下,仅攻击2个节点,网络便会迅速崩溃,验证了节点重要度动态评估模型的有效性;同时探讨了网络在不同模型参数下抵御级联失效的抗毁性,实验结果表明,在一定范围内提高负载系数、容量系数可以有效提高网络抵制级联失效的抗毁性;受网络拓扑结构和攻击策略的影响,需设置较大的节点容量,来预防网络的级联失效。

加权无标度网络级联抗毁性研究

通过引入一种改进的非线性负载容量模型,对加权无标度网络的级联抗毁性进行了深入研究。采用标准化崩塌规模为度量指标,在局部加权负载重分配准则下,对权重系数、容量参数以及网络密度等参量对网络级联抗毁性的影响进行了数值仿真模拟。结果表明,网络的级联抗毁性随着权重系数θ的增大而降低,在θ≤0.3时网络具有较强的抗毁性,这与线性模型中的结论是截然不同的;网络的级联抗毁性随着容量参数的增大而增强,且在权重系数确定的情况下,存在最优参数组合使得网络具有最强的级联抗毁性。最后,对成本和性能约束下加权无标度网络的级联抗毁性进行了定量分析。

空中交通CPS级联失效与缓解策略

为有效缓解空中交通级联失效,改进传统负载-容量模型,并发现容量调节参数存在级联失效临界值;建立空中交通物理信息系统(CPS)模型,定义节点正常、拥堵和失效3种工作状态,提出度分配、介数中心性分配和剩余容量分配等节点流量分配策略,以此缓解航路网和管制网的级联失效,建立网络正常率指标来评估策略实施效果。以中国华东地区空中交通CPS为实例分析,结果表明:在节点介数中心性分配策略下,网络抵御级联失效的能力较强,最先从崩溃状态开始恢复;节点剩余容量分配策略下,各节点可以充分发挥接收额外流量的作用,网络级联失效最早恢复至正常状态,缓解效果较好。

开源软件核心开发者流失的级联效应仿真

开源软件核心开发者的流失不仅会严重影响项目的开发进程,甚至会造成一系列的级联效应。从动态视角探讨核心开发者流失的影响并对其采取保护措施能有效促进社区创新产出。基于复杂网络视角,以开源项目AngularJS为例,通过多属性决策的方法识别出核心开发者。在此基础上,构建负载容量模型,探究核心开发者流失的级联失效现象。研究发现:核心开发者间的紧密协作关系和网络结构中占据重要位置的核心开发者流失会导致较为严重的级联失效现象;初始工作负荷较大的开发者流失则会造成更为严重的二次传播级联失效现象。

计及级联失效的电力信息系统脆弱性评估

电力信息系统对保障电网正常运行至关重要。电力信息系统发生故障会导致系统中负载的重新分配,由此引发的网络拥塞等问题可能导致新的设备或子系统故障,从而形成级联失效。将电力信息系统抽象为复杂网络,在此基础上,改进了传统的负载-容量模型使其满足电力信息系统数据流特点,同时将节点在物理世界中的分布反映在节点负载中;从拓扑结构和网络性能两方面建立了脆弱性评估指标,并给出了完整的脆弱性评估流程;最后,通过对测试系统进行仿真计算,分析了级联失效的过程和冗余系数对系统脆弱性的影响,验证了方法的有效性和合理性。

一种蛛网启发的农田无线传感器网络寿命优化方法

农田无线传感器网络部署范围广、节点众多,不同区域内节点能量消耗速率存在显著差异,承担较多信息转发任务的内层节点易过早死亡,导致拓扑连通度快速下降、网络生存时间过短。受自然界中的圆形蛛网抗毁结构启发,文中提出一种基于流量概率分配机制与负载容量分层模型的农田无线传感器网络寿命优化方法。该方法利用通信节点选择的概率随机化与节点初始能量的分层差异化提升网络存活时间。仿真结果表明:流量概率分配机制可在节点受损时动态调度网络流量,含调节系数的负载容量分层模型有助于延长网络寿命;当调节系数大于等于30时,网络仿真轮数和网络效率比改善显著;此外,对于每层随机破坏2个节点试验,当调节系数由0增加到40时,第1层~5层仿真轮数分别增加48.9%,37.6%,39.75%,38.9%,22.1%,网络效率比分别增加19.1%,24.7%,23.6%,23%,50%;与其他算法相比,选择性失效和随机性失效条件下,文中方法均能更合理地调度网络流量,均衡内外层节点的能量消耗,最大程度提升网络寿命。

基于一种新策略的级联失效鲁棒性研究

考虑到级联失效时保留相似度最高的邻居节点,有助于减少失效节点对网络性能的负面影响,从而提高鲁棒性,提出了一种在级联失效过程中,保留与失效节点相似度最大的邻居节点的新策略。在新策略的基础上,对BA无标度网络、ER随机网络和WS小世界网络进行模拟仿真,并且对比新策略与原始策略的鲁棒性情况,仿真实验结果表明,网络的鲁棒性随着容量参数β的增大而增大;新的策略可以有效提高网络的鲁棒性,并且在BA无标度网络上的效果更明显,验证了该策略的可行性。

过载及欠载情形下产业链网络风险级联失效的建模与仿真

产业链网络内外存在各种风险,例如经营风险、自然风险、COVID-19等,一旦企业因风险失效会导致产业链的级联失效。因此,首先针对产业链特性,利用有向加权无标度网络算法生成产业链网络。考虑到企业针对风险有一定的冗余能力,而且存在应急恢复机制,基于负载容量模型,提出了一种考虑过载和欠载状态的产业链网络级联失效模型。模型考虑了企业的风险预警能力与管控能力,从初始负载、节点容量、节点过载/欠载、失效负载重分配、应急恢复机制五个方面进行刻画。通过对产业链网络进行数值仿真发现:风险预警投入与管控投入均存在一个有效区间,且产业链网络的稳定性受风险预警投入影响更显著。