[发明专利]基于密母算法的电力运输网络拓扑结构设计方法

说明书

本发明公开一种基于密母算法的电力运输网络拓扑结构设计方法，主要解决现有技术设计的电力运输网络鲁棒性弱、通信效率低的问题。其实现步骤为：1)设定密母算法参数；2)初始化种群得到初始种群M⁰；3)对初始种群M⁰进行交叉操作，得到新的种群M¹；4)对新的种群M¹种群进行局部优化操作，得到局部最优种群M²；5)根据新的种群M¹和局部最优种群M²生成下一代种群M³；6)判断当前迭代次数，若满足最大迭代次数，则从M³种群中输出最优电力运输网络，否则，返回步骤3)。本发明具有鲁棒性和通信效率高的优点，可用于构建电力传输网络。

技术领域

本发明属于网络技术领域，更进一步涉及电力运输网络拓扑结构设计方法，可用于构建鲁棒、高效的电力传输网络。

背景技术

网络是指从现实世界的某类系统，比如电力系统中抽象出来的由节点和边组成的图。在电力运输系统中，若将发电站、变电站等抽象成网络节点，将输电线看成连接边，就可以将电力运输系统抽象成一个复杂网络模型，称为电力运输网络。电力运输网络的性能可通过网络鲁棒性和网络通信效率这两个属性衡量。

网络鲁棒性，是指网络在遭受到攻击、破坏或者扰动的情况下，其能否保持功能完善或者能否继续工作的一个衡量指标。

网络通信效率，是反映各种信息在此网络中交换和传输的效率。

电力运输网络拓扑结构设计，是指在维持电力运输网络度分布不变的条件下，调整电力运输网络拓扑结构，使其在受到攻击或扰动时，网络功能尽可能的维持完整，同时尽可能维持网络的通信效率，即最大化地提高电力运输网络的鲁棒性和通信效率。

杭州中威智能科技有限公司，浙江工业大学申请的专利“一种基于策略自适应差分进化的配电网络扩展规划方法”(专利申请号CN201410352906X，公开号CN104102956A)中提出了一种基于策略自适应的差分进化的配电网络扩展规划方法。该方法考虑资金的时间价值，以获得最大经济利益为目标，旨在设计出一种投资回报率最高的电力运输网络拓扑结构。该方法存在的不足是，在电力运输网络受到攻击或者扰动时，不具有良好的电力运输网络鲁棒性，使得电力运输网络不能有效地抵抗受到的攻击或者扰动。并且，该方法没有考虑电力运输网络的通信效率这一重要指标，所设计出的网络结构不具有良好的通信效率。

C.M.Schneider等人在论文“Mitigation of malicious attacks on networks”(Proceedings of the National Academy of Sciences.USA 108，3838-3841(2011))中提出了基于最大连通子分量的鲁棒性衡量标准，并且设计了一种基于贪婪算法的网络拓扑结构设计方法。该方法主要步骤有：1、对电力运输网络执行随机调整结构操作得到一个临时网络；2、计算临时网络的鲁棒性；3、判断鲁棒性是否提高，若提高，则用临时网络代替电力运输网络，否则，电力运输网络不变；4、判断迭代次数是否满足最大迭代次数，若满足，得到最终的电力运输网络，否则，返回步骤1；5、输出电力运输网络。该方法所说简单易用，但却存在以下不足：

首先，该方法只针对网络的鲁棒性进行优化，没有考虑网络通信效率这一重要指标，得到的网络通信效率较低；

其次，该方法全局搜索能力弱，随着网络规模的增大，时间增长过快，搜索效率会大大降低，从而影响了电力运输网络拓扑结构设计的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于密母算法的电力运输网络拓扑结构设计方法，以在保证网络鲁棒性的同时，提高网络通信效率。