负荷作用下的相依网络鲁棒性研究

提高相依网络的鲁棒性对网络的可靠性和安全性建设具有重要意义。针对所构建的三种耦合方式下的无标度相依网络,引入节点负荷作用,通过计算机仿真对相依网络的鲁棒性问题进行研究。研究发现,相比随机耦合和异配耦合,相依网络在同配耦合方式下具有最强鲁棒性。节点容忍系数和子网络同配性系数对相依网络的鲁棒性具有显著影响,为使相依网络更加鲁棒,应适当增大节点容忍系数或减小子网络同配性系数。另外,耦合强度的增加也能在一定程度上提高相依网络的鲁棒性,且随机耦合方式下的相依网络对耦合强度的变化更加敏感。     

边耦合相依网络动态修复策略研究

为应对边耦合相依网络中因少部分的连边失效引起的网络大面积的结构性破坏甚至崩溃,本文提出了一种基于共同边界连边的边耦合相依网络级联失效修复模型。将修复过程与网络级联失效过程动态结合,同时根据边耦合网络的特征提出了复合冗余度择优修复策略和一种改进的复合冗余度择优修复策略。分别在随机故障和蓄意攻击情况下对ER-ER(Erd?s-Rényi随机网络)、SF-SF(scale-free无标度网络)边耦合相依网络进行仿真,与随机修复策略及介数择优修复策略对比,寻找最优修复策略。研究发现在不同结构的边耦合相依网络中的最优修复策略,随着网络连边初始存留比例及故障类型的不同而发生改变,并且能够在更大的连边初始攻击比例下修复网络至初始状态的修复策略,其所需要的迭代步数并不一定最少。     

基于边耦合的双层网络鲁棒性优化

近年来相依网络鲁棒性的研究引起人们广泛关注,考虑到实际网络中具有边耦合关系的一类双层边耦合网络,研究网络中存在边失效时双层网络中的网络结构和负载容量模型参数对边耦合网络鲁棒性的影响.研究结果表明:网络结构越趋向异质化,网络鲁棒性越好;直接受攻击网络的负载容量参数能够有效改变网络的相变行为,容量增大使得耦合网络的相变行为从一阶到混合相变,再到二阶相变,但不会提高网络在大规模攻击下的存活规模,并且通过增大直接受攻击网络的负载容量参数来改善网络鲁棒性能需要花费的代价较高;间接受攻击网络负载容量参数增大可以显著提高网络的鲁棒性,其效果受网络初始负载分布影响.进一步研究发现,改变网络的初始负载模型函数可以调整影响网络存活规模的负载容量参数的关键值,最后分析了成本约束下耦合网络鲁棒性能最优化的容量参数设置.     

不同链接下非对称相依网络的级联失效研究

现实中存在对称性和非对称性的相依网络，目前在研究相依网络级联失效时选择的对象主要为对称相依网络，为了综合分析相依网络的鲁棒性，针对非对称相依网络的级联失效问题进行了研究，首先利用典型BA无标度网络和WS小世界网络构建了非对称双层相依网络的级联失效模型，之后在随机攻击和蓄意攻击条件下，分别研究构建的网络模型的相依程度、相依模式以及子网络的拓扑结构对网络故障的影响。仿真结果表明，无论是何种程度相依的非对称相依网络，在随机攻击下，度正相关相依网络都表现出弱鲁棒性，而在蓄意攻击下，度负相关相依网络表现出弱鲁棒性，且网络的拓扑结构对网络的级联失效有影响。     

基于不同子网络级联机制的相依网络鲁棒性研究

以往相依网络的级联失效研究都基于相同子网络级联机制的假设下进行分析,在借鉴前人研究的基础上,利用负载 能力模型提出基于不同子网络级联机制的相级联模型,并分析不同攻击策略对相依网络鲁棒性的影响。通过针对相依ER随机网络和相依无标度网络的攻击策略模拟仿真,对比不同攻击策略的效果,从而发现相依网络拓扑结构要素对不同攻击策略的影响。同时,通过对比同一攻击策略下的不同级联失效机制的效果,发现了级联失效机制的对称性对相依网络鲁棒性造成的影响。     

基于边移除的智能电网级联故障鲁棒性分析

针对智能电网中连锁级联故障的问题,从复杂网络的角度,提出一种基于电网拓扑结构和物理特性的连续级联故障仿真模型。根据电网中线路的有功潮流值将电网抽象为加权网络,并在不同的移除策略下进行动态仿真模拟级联故障的发生,采用网络效率作为衡量网络整体性能的指标。实验结果表明,边权越大,移除边对电网鲁棒性的影响越大,但移除网络中某条边或某几条边,会导致网络的鲁棒性大幅下降,随着耐受性参数的增大,网络的鲁棒性增强,并趋于稳定。     

受成本约束的电力信息?物理相依系统鲁棒性优化设计

针对复杂网络视角,考虑到电力网络存在扩建等现实问题,研究受成本约束下如何增设站点从而优化负荷分布、改善系统的鲁棒性。基于华中地区某省电力网的拓扑结构数据,构建了电力网与信息网部分一一对应的相依网络模型,并采用非线性负载?容量模型作为系统的级联失效模型。考虑实际电力网中超前规划新增厂站的现实情况,提出4种可能的增设电力节点及其信息设备对应的节点配置优化策略,并对华中某省电力网及IEEE 118 总线的电力信息?物理系统在4种节点配置策略下的电力负荷优化及系统鲁棒性进行仿真及分析。仿真结果表明:以配置的物理节点连接网络中大电力负荷及小电力负荷节点为基准时,仅需配置较少的节点就能达到既定的优化度。本结论对于电力系统在建设与规划过程中将有限资源进行较优分配具有一定的指导意义。     

灰色信息下复杂负载网络的鲁棒性研究

针对复杂负载网络遭遇攻击引发的相继故障问题,考虑攻击信息的不完全准确性,建立了一个基于灰色信息的相继故障模型。灰色信息的准确度可以通过参数调节控制,随机攻击和蓄意攻击是该模型的两个特例。探讨了灰色信息下,无标度网络和随机网络遭遇边攻击而引发的节点过载故障的级联现象,对比了灰色信息对两类网络鲁棒性的影响。仿真结果表明,信息准确度的降低能明显增强无标度网络的鲁棒性,但对随机网络的影响并不明显。此外,信息准确度对网络鲁棒性的影响存在临界现象。这些结论为相继故障的防御、网络结构的设计以及现实网络的有效保护提供了理论依据。     

相依网络中负载全局分配的级联故障模型

针对目前不同网络耦合成相依网络的研究不考虑相依边和负载的共同影响,提出一种同时考虑相依边和负载的相依网络级联故障模型。在级联故障中区分连接边和相依边对相依网络的不同作用,负载分配采用基于最短路径长度的可变负载全局分配原则,正常节点分配到的额外负载与距离故障节点的距离成反比关系,相依网络的子网选用IEEE118标准电网、小世界网络和随机图网络。相依网络的仿真结果表明,负载全局分配效应越小,网络抵制故障能力越强,负载故障对级联故障的贡献程度越小,不同耦合网络在特定的容忍系数下取得不同的平均故障迭代步数峰值;而负载全局分配效应较大时,网络崩溃或近似崩溃,平均故障迭代步数与容忍系数呈现近似单调递增关系。     

面向级联失效的复杂网络动态增边策略

针对复杂网络级联失效现象,提出三种应对级联失效的动态增边策略：随机增边策略、最大介数增边策略和最大剩余容量增边策略。基于级联失效的ML模型,本文从容忍参数、初始负荷参数和增边成本三方面对不同增边策略的效果进行仿真研究。仿真结果表明：在三种仿真网络中,最大剩余容量增边策略效果和成本在总体上优于其余两种增边策略;增边策略在随机网络中效果最稳定,在小世界网络中效果不稳定;在较低的容忍参数时,各增边策略的效果随初始负荷参数的改变而产生较大的波动。     

有向相依网络的可控性研究

针对相依方式对有向相依网络可控性的影响,研究了不同相依方式下有向相依网络的可控性。通过构建基本的有向相依网络模型,结合严格可控性理论,给出了可控性评判指标。同时基于经典的有向随机网络和有向无标度网络,提出3种有向相依网络模型,并研究了随机相依条件下有向相依网络的可控性。随后定义了3种相依方式,并对比分析了在不同相依方式下有向相依网络的可控性。结果表明,在同等相依比例下,基于最低入度与最低出度节点相依的有向相依网络可控性最强,而基于最高入度与最高出度节点相依的有向相依网络可控性最弱,研究成果能够为实际有向相依网络的构建提供有益的参考和指导。     

加权无标度网络抵制级联失效的鲁棒性研究

针对复杂网络遭遇攻击和随机失效而引发的级联失效问题,提出一种基于介数的节点加权策略,用于探讨加权无标度网络抵制级联失效的鲁棒性。通过数值模拟和理论分析发现,基于介数的策略具有与基于度的策略几乎相同的最优权重参数。在最优权重参数下,基于介数的策略使得网络更具鲁棒性,能显著降低级联失效发生的可能性和发生情况下的级联规模。     

带恢复策略的复杂网络级联失效机理及鲁棒性研究

为研究复杂网络在遭遇随机故障或蓄意攻击时的鲁棒性,考虑节点具有恢复和重复失效等特征,构建故障节点概率传播模式下的级联失效模型.构建节点故障概率随故障次数增加而逐渐降低的故障概率函数,设计概率恢复(R)和阶段恢复(T)两种故障节点恢复策略,并针对ER、WS、NC和BA四类网络研究其恢复鲁棒性.仿真实验考虑模型中相关参数变化,揭示其对复杂网络级联失效过程中的鲁棒性影响,综合分析边鲁棒性和节点鲁棒性的性能权衡.仿真结果表明,在概率恢复策略下,随着恢复率的增大,4类网络级联失效的规模均能够实现有效降低;而在阶段恢复策略下,随着参数T值增加到不同阈值,4类网络鲁棒性指标在级联失效过程中均能够呈现出突变现象.     

承载有限的加权网络模型及其鲁棒性分析

在BBV模型的基础上提出了一个具有有限承载能力(即节点强度S和边权W均有限)的加权网络演化模型--LLBBV模型.理论分析和数值仿真均表明,这个模型生成的网络的节点度分布、强度分布和边权分布均具有幂律分布的特征,幂律指数不随S和W变化而变化,而且在蓄意攻击而引发的相继故障中,LLBBV模型比BBV模型的表现更好,其鲁棒性更强.     

不同耦合方式下相依网络的级联故障评估

为了更全面地评估级联故障对相依网络的影响,采用随机耦合、同配耦合和异配耦合3种不同的连边耦合方式,构建相依边为逻辑依赖的相依网络。提出一种新的负载全局分配的级联故障模型,从最大连通子图、迭代步长、过载节点分布等方面评估级联故障的结果。仿真结果表明:(1)同配相依网络比随机相依网络和异配相依网络有更小的最大连通子图占比,且非最大连通子图占比的差异非常显著;(2)容忍系数增大时,同配相依网络的迭代步长下降最为缓慢,不同耦合方式的相依网络在容忍系数取值0.1处均取到步长峰值;(3)不同耦合方式的相依网络在首次故障迭代时,过载节点倾向于选择初始故障节点的邻居节点的邻居节点,而非故障节点的邻居节点。     

复杂网络加边扩容策略研究

网络扩容策略是近年来复杂网络的研究热点,目前针对网络删边扩容研究已经颇为成熟,但加边扩容的研究还较为匮乏.根据网络容量与网络节点介数的最大值成反比的结论,提出了一种复杂网络加边扩容的策略,并与最低度添加边和最长最短路径添加边策略进行分析比较.实验表明:在添加边数目相同的条件下,提出的添加边策略不仅能有效减少网络平均最短路径,还可以最大化提高网络的容量.     

基于复杂网络理论的城市公交网络鲁棒性分析与优化

以往对城市公交网络的研究多集中在网络拓扑结构的性质上,关于优化网络鲁棒性的研究较少。从公交路线网站上获取某市实时公交路线后,基于Python软件构建了该市公交网络拓扑结构模型。采用连通度、最大连通子图的相对大小、网络效率作为公交网络鲁棒性评价指标,以节点度攻击与随机攻击模式对网络进行攻击,结果表明随机攻击模式下该市公交网络鲁棒性较好,节点度攻击模式下该市公交网络鲁棒性较差。在采用高度数加边、高介数加边、低度数加边、低介数加边和随机加边策略对网络进行鲁棒优化后对比得出,低度数和低介数加边策略对网络鲁棒性提升效果好,高介数和高度数加边策略不能提升网络鲁棒性。     

超氧化物歧化酶氨基酸网络的鲁棒性研究

蛋白质结构的鲁棒性能够提高蛋白质在不稳定环境中保持生物功能的能力。用氨基酸网络表示超氧化物歧化酶(Fe-SOD)的结构,从研究氨基酸网络鲁棒性的角度研究Fe-SOD结构的鲁棒性。实验结果显示,氨基酸网络的鲁棒性比同等规模大小的随机网络的鲁棒性差。尤其以介数方式攻击,Fe-SOD氨基酸网络表现出明显的脆弱性。嗜热的Fe-SOD氨基酸网络的鲁棒性比常温的氨基酸网络的鲁棒性高。通过鲁棒性分析,识别氨基酸网络中关键残基,发现关键残基主要包括进化保守残基、疏水性残基、规则二级结构内部的残基以及Fe-SOD活性位点残基。与热稳定性低的Fe-SOD氨基酸网络相比,热稳定性高的Fe-SOD氨基酸网络中的关键残基较均匀地分布在Fe-SOD内部。关键残基在Fe-SOD结构中均匀分布,有利于提高嗜热Fe-SOD整体的稳定性。     

网络边布局技术研究综述

网络边布局技术是网络可视化研究的重要内容,良好的边布局能够有效地展示网络的整体结构并从中揭示出某些隐含的信息模式.为了全面地总结和分析现有网络边布局技术,首先归纳了网络边布局的主要任务,回顾了指导网络边布局的美学标准.然后将网络边布局技术归纳为3类:边路由技术、边融合技术和边集束技术,分别阐述了各类技术中典型布局方法的主要原理和特征,并重点对边集束技术进行了分类分析.最后总结了目前研究中还存在的一些问题,展望了网络边布局技术的发展前景和面临的挑战,以期为相关领域的研究者提供有益参考.     

网络技术在电力信息通信中的应用

电力系统是人们维持正常生活、工作的基础。近几年,网络技术在电力行业中的应用促进了电力行业的发展。但是,由于信息行业研究网络技术的时间较短,因此具体应用过程中还存在一些问题。基于此,电力行业需要提高应用网络技术的重视度,完善网络结构,推动技术创新,拓展网络技术的应用范围,提高信息通信的传输质量,加强网络技术在电力信息通信中的应用。