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基于多点过程的复杂网络拓扑识别

基于多点过程的复杂网络拓扑识别

作者：吴越复旦大学

学位级别：硕士

网络的功能和动力学特性受到其拓扑结构影响,因此发展一套复杂网络结构的有效推断方法显得格外重要。在本论文中,作者研究当已知一个网络的每个节点具有一个点过程时,如何统计推断网络节点之间的连接关系。在之前研究基础上,基于随机点... 详细信息

网络的功能和动力学特性受到其拓扑结构影响,因此发展一套复杂网络结构的有效推断方法显得格外重要。在本论文中,作者研究当已知一个网络的每个节点具有一个点过程时,如何统计推断网络节点之间的连接关系。在之前研究基础上,基于随机点过程理论、动态相关分析和条件格兰杰因果检验,以节点点过程为对象,作者创新性地建立了一套非线性格兰杰因果检验方法用于复杂网络的拓扑结构识别。其后分别对病毒传播网络模型和整合-激发网络模型进行大量仿真实验,通过统计推断得出的连接正确率平均达到90%以上,一定程度上验证了该方法相比传统工具具有一定优越性。最后,发展一套“功能性多神经元钙成像”(fMCI)数据自动处理流程,并结合上述推断方法对真实神经网络神经元信息传递的拓扑结构进行探讨。

关键词：复杂网络拓扑识别动态相关分析条件格兰杰因果检验病毒传播模型整合-激发模型功能性多神经元钙成像

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基于多代理在微电网中拓扑识别与仿真

现代电子技术 2016年第11期39卷 149-151页

作者：陈超群钱平上海应用技术学院上海201418

分布式发电的迅速发展,广泛的并网或者离网导致电网的结构改变,传统的识别方法在节点较多的情况下识别时间过长,导致电网优化性控制问题突出。为了解决这个问题,改进基于多代理(MAS)的微电网拓扑识别改进策略,设计功能不同的Agent,运用... 详细信息

分布式发电的迅速发展,广泛的并网或者离网导致电网的结构改变,传统的识别方法在节点较多的情况下识别时间过长,导致电网优化性控制问题突出。为了解决这个问题,改进基于多代理(MAS)的微电网拓扑识别改进策略,设计功能不同的Agent,运用蚁群算法寻找黑板Agent,采用MAS通信机制构建拓扑识别模型。最后,利用Matlab软件编程对两种传统拓扑识别法以及智能MAS法进行仿真比较,结果表明改进后的MAS拓扑识别方法在静态和动态拓扑识别中,在网络节点数量较多时识别效率有极大的提高。

关键词：微电网多代理蚁群算法拓扑识别

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同步驱动下多层复杂动力网络的未知拓扑识别

同步驱动下多层复杂动力网络的未知拓扑识别

作者：尚治成华中科技大学

学位级别：硕士

随着网络时代快速地发展,现实中大多网络已不局限于单层,而是形成一个相互影响的多层网络整体。多层网络各层的拓扑结构可以相似也可以迥然不同,其结构多样性显著影响网络的动力学特性,而实际中网络内部的拓扑结构通常是未知或难以直接... 详细信息

随着网络时代快速地发展,现实中大多网络已不局限于单层,而是形成一个相互影响的多层网络整体。多层网络各层的拓扑结构可以相似也可以迥然不同,其结构多样性显著影响网络的动力学特性,而实际中网络内部的拓扑结构通常是未知或难以直接获取的,因此如何通过网络节点的状态演化信息,对多层网络的未知拓扑进行精确识别具有重要的研究意义。本文基于同步控制驱动的方式,研究了如何识别多层复杂动力网络的未知拓扑,提出了两种新的识别多层网络未知拓扑的方法。首先,针对含有不同层内耦合模式的两层网络,在已知其中一层拓扑结构的前提下,充分利用多层网络的结构特性以及层间耦合作用,直接通过已知层信息识别另一层的未知结构。基于李雅普诺夫稳定性原理,针对层间双向、单向耦合以及不同层间耦合强度等多种情况,分别设计了多种控制器与拓扑观测器,在网络满足线性无关条件时,均能识别网络未知层的拓扑结构。此外,相比于单层网络,多层网络中线性无关条件更加难以验证。针对同时含有层内、层间耦合时变时滞以及随机扰动的两层网络,当两层的拓扑结构均未知时,在控制器和拓扑观测器中引入异质混沌信号,从而保证线性无关条件必然成立,成功识别多层网络全部的拓扑结构。针对动力学与拓扑结构均不同的两层异构网络,也设计了引入异质混沌信号的识别方法,拓展了该改进方法的应用场景。此外,不同于其他拓扑识别研究只关注层内时滞,本文考虑了层间时变时滞的影响,发现层间耦合强度应该与层间时滞的变化率相互制衡,这有利于实现多层网络的拓扑识别。与传统识别方法相比,本文第三章提出的方法无需额外构造辅助层网络,能够极大的降低拓扑识别的成本。第四章则是在多层网络中,解决了传统识别方法难以验证线性无关条件的问题,即使在强层内耦合作用下也能识别多层网络的每一层拓扑。本文设计了多组数值仿真实验,有效验证了这些理论结果的可行性。

关键词：多层网络同步控制拓扑识别结构多样性时变时滞异质混沌信号

基于数据驱动的低压配电网拓扑识别及应用研究

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基于数据驱动的低压配电网拓扑识别及应用研究

作者：赖煊平华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

低压配电网精确拓扑信息是线损深度分析、窃电实时监控、停电定准定位和三相不平衡治理的基础。随着电力物联网和智能电网深入推进,电动汽车、新能源等设施大量接入,对低压配电网的拓扑结构辨识提出了更高的要求。5G技术、通信技术、储... 详细信息

低压配电网精确拓扑信息是线损深度分析、窃电实时监控、停电定准定位和三相不平衡治理的基础。随着电力物联网和智能电网深入推进,电动汽车、新能源等设施大量接入,对低压配电网的拓扑结构辨识提出了更高的要求。5G技术、通信技术、储存技术与新一代采集技术的应用为低压配电网提供了海量数据。因此,本文基于数据驱动对低压配电网拓扑识别、线路参数辨识进行深入研究,具体研究如下:首先提出了基于主成分析和谱聚类算法的户变关系识别。对自动化采集系统内的用户电压数据进行归一化处理,通过主成分分析算法对标准化处理后的数据降低维度,减少数据冗余度。由欧式距离和余弦距离构成双尺度距离度量公式构建谱聚类的相似矩阵完成聚类,实现用户所属台区的识别。在户变关系识别基础上,提出基于时间序列和皮尔逊相关系数算法进行用户所属相位的识别,利用时间序列划分算法,筛选出最有利于进行相关系数计算的时间段内电压曲线,通过用户之间的皮尔逊相关系数值与阈值的比较判断用户所属相位。以实际工程为例对低压配电网进行拓扑结构辨识,结果表明本文方法具有较高的可靠性和有效性。其次,在辨识出低压配电网拓扑信息的基础上,提出了基于最小二乘法低压配电线路参数识别。通过对低压配电网配电线路原理研究建立配电线路阻抗辨识物理模型,由低压侧节点电压与线路阻抗关系建立方程,通过数学公式推导将求解配电线路阻抗物理模型问题转化求解方差最小值问题。利用最小二乘法寻找误差平方和最优解,获得线路阻抗的估计值,将估计值进行回代求解出某一节点的估计电压值,与量测值进行对比,通过估计电压均值标准差和相对误差验证所提方法的精确性。最后,在台区拓扑结构和线路参数完成的基础上用电压损失法对台区损耗进行精确计算。研究了低压配电网线损的分类组成和台区较为常见的线损计算方法以及拓扑结构改变对台区损耗的影响。利用电压损失法计算实际工程台区线损进一步的验证了本文所提拓扑结构识别和线路参数辨识方法的可行性。综上所述,本文充分利用信息化时代下的海量数据,对其进行深层次的挖掘,提出了基于数据驱动的低压配电网拓扑识别和线路参数辨识方法。提高了低压配电网智能化、信息化、自动化水平,对台区线损分析、状态感知、故障定位、精细化管理具有重要意义。

关键词：低压配电网数据驱动拓扑识别参数辨识线损分析

网络层析成像和协作测量结合的网络拓扑识别研究

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网络层析成像和协作测量结合的网络拓扑识别研究

作者：夏萌电子科技大学

学位级别：硕士

在信息技术发展突飞猛进的今天,互联网的重要地位不言而喻。网络中的路由器拓扑结构反映了网络中路由器之间的连接关系,是分析和研究互联网的重要课题。目前已有的路由器级别拓扑识别方法主要依靠传统协作测量搜集原始数据,通过对原始... 详细信息

在信息技术发展突飞猛进的今天,互联网的重要地位不言而喻。网络中的路由器拓扑结构反映了网络中路由器之间的连接关系,是分析和研究互联网的重要课题。目前已有的路由器级别拓扑识别方法主要依靠传统协作测量搜集原始数据,通过对原始数据分析、做别名解析等处理恢复出路由器级别拓扑。这些方法对匿名路由器的处理能力有限,无法准确地识别匿名路由器拓扑,进而对整个路由器级拓扑的精度造成影响。因此,针对现有方法的不足,本文提出了把传统的协作测量和层析成像结合起来,并加入自适应多中心聚类算法来解决匿名路由器的识别问题。本文的主要工作和创新点概括如下：(1)针对拓扑识别中的匿名路由器问题提出了新的匿名路由器识别方法,重点在于解决匿名路由器中的多径问题。该方法的主要思路是把传统协作测量与网络层析成像相结合,并在此基础上加入基于自适应多中心聚类方法来处理层析成像所得数据,聚类的目的在于获取匿名路由的路径数量,通过对网络层析成像数据计算相关度向量,再对这些相关度向量进行聚类可以比较精确地得到多径匿名路由中的路径数目。而由于拓扑未知,聚类前无法得知路径数目,本文采用对最大最小距离法改进而得到的自适应多中心聚类算法。再通过层析成像得出的共享路径信息,最终完成对多径匿名路由器的识别,从而协助构建路由器级拓扑。(2)针对平行结构和星型结构两种最为广泛和典型的匿名路由器拓扑结构将本文提出的新方法应用其中。详细分析了每种结构中可能出现的各种情况,讨论其拓扑结构用本文所提出方法识别的可能性及解决方案,并针对各自特点分别总结归纳得出一个结论,基于该结论分别得出一套拓扑识别流程。最后在较大的实际网络拓扑中对本文的方法进行了验证。本文使用理论数据和CAIDA提供的真实网络测量数据对提出的方法进行了实验验证,实验结果表明,本文提出的方法能够有效地解决多径匿名路由器问题,识别和分析出准确的路由器级拓扑,并且对于平行结构和星型结构两种典型情况,本文的方法取得了较为理想的结果。

关键词：网络层析成像协作测量匿名路由器识别自适应多中心聚类拓扑识别

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多权重耦合神经网络的拓扑识别

多权重耦合神经网络的拓扑识别

作者：吴函玉天津工业大学

学位级别：硕士

近年来,由于耦合神经网络在安全通信、图像识别等许多领域的广泛应用,其动力学行为已经引起了大量研究者们的关注。特别是耦合神经网络的同步问题,吸引了许多研究者们的关注。然而,大多数存在的关于同步的结果都要求耦合神经网络是单权... 详细信息

近年来,由于耦合神经网络在安全通信、图像识别等许多领域的广泛应用,其动力学行为已经引起了大量研究者们的关注。特别是耦合神经网络的同步问题,吸引了许多研究者们的关注。然而,大多数存在的关于同步的结果都要求耦合神经网络是单权重的。考虑到多种影响因素对耦合神经网络动力学行为的影响,通过多权重的网络模型来表示耦合神经网络可能是更准确的。因此,进一步研究多权重耦合神经网络的同步问题是充满挑战但有意义的。但关于这个话题所得出的研究结果还是非常少的。耦合权重代表复杂网络的拓扑结构,但是,大多数的关于网络同步问题的研究都是基于已知精确的拓扑结构的情况下进行研究的。考虑到复杂网络的耦合权重在有些情况下可能是未知的,许多研究人员对复杂网络的拓扑识别的研究越来越感兴趣。考虑到上述的原因,本文对两类多权重耦合神经网络的拓扑识别问题进行了研究。主要的研究内容和贡献概括如下:本文主要研究了多状态耦合和多时滞状态耦合的耦合神经网络的拓扑识别问题,其中单个神经网络中有无时滞的情况也被分别考虑。通过构造响应网络、设计合适的控制器和参数调整方案、利用一些不等式技术和重要的引理,根据原网络和响应网络之间的同步,实现了对原网络的拓扑识别。最后,通过四个数值例子,验证了所提出的控制器和参数调整策略的有效性。

关键词：耦合神经网络多状态耦合多时滞状态耦合拓扑识别同步

基于高级量测架构的配电系统拓扑识别技术研究

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基于高级量测架构的配电系统拓扑识别技术研究

作者：李梁上海电力大学

学位级别：硕士

随着新一代电力系统的建设与发展,配电系统的结构和运行方式愈发复杂多变,为配电网调度、安全分析和精细化管理等带来了新的挑战。精准的网络拓扑结构是电力系统潮流分析必不可少的输入,也是许多其他先进的运行管理功能如三相不平衡管... 详细信息

随着新一代电力系统的建设与发展,配电系统的结构和运行方式愈发复杂多变,为配电网调度、安全分析和精细化管理等带来了新的挑战。精准的网络拓扑结构是电力系统潮流分析必不可少的输入,也是许多其他先进的运行管理功能如三相不平衡管理、线损管理和故障定位识别等的前提和基础。但是,由于缺乏足够的量测装置,实际上很难实现对整个配电网的全面识别。本文提出了一种新的拓扑识别方法,该方法通过深入挖掘从高级量测架构中获得的数据来进行识别。首先,引入了马尔可夫随机场模型,通过找到节点电压的相关性实现配电系统拓扑识别,建立了描述配电系统拓扑的联合概率分布。提出了一种改进的最大似然估计来求解马尔可夫随机场模型。提出的伪似然估计通过用局部配分函数代替全局配分函数,将指数增长的计算复杂度降为与节点和数据样本数量相关的线性关系,从而有效避免了维度爆炸。此外,引入了L2正则化方法,采用正则化对复杂模型进行惩罚。通过调整非必要参数的值,可以减少非必要参数的负面影响,从而减少数据过度拟合的趋势。然后,分别针对中压和低压配电系统,提出了基于最大相关性的贪婪算法。它通过迭代选择相关性最大的两个节点,构造节点连接,生成邻接矩阵并找到配电系统的最佳径向拓扑结构,实现了节点相关性矩阵到拓扑邻接矩阵的自动生成。多个仿真算例验证了所提算法的有效性和优越性。通过IEEE标准算例以及实际的中、低压配电系统数据验证了所提算法的有效性,相比于其他算法具有更高的准确率,同时对数据误差、多节点系统以及复杂连接等有良好的鲁棒性。最后,在边缘计算终端上实现了拓扑识别模型。通过不断更新数据并将其放置在终端中以动态训练拓扑生成模型,提出了增量学习模型。提出了并行编程模型,将训练模型分为多个子问题,以在多个终端上有效地实现该算法。最后,通过仿真平台验证了算法在边缘计算终端上部署的可行性。

关键词：高级量测架构配电系统拓扑识别马尔可夫随机场边缘计算

BGP信息和Traceroute信息结合的AS级网络拓扑识别方法研究

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BGP信息和Traceroute信息结合的AS级网络拓扑识别方法研究

作者：陈路璐电子科技大学

学位级别：硕士

随着网络规模的急剧发展,网络成为了当今社会最重要的基础设施之一,已成为人们生活密不可分的一部分。互联网中自治系统级(AS级)拓扑表征了网络中各个自治系统之间逻辑上的连接关系,是网络管理、网络优化等研究的数据基础,也是构建安全... 详细信息

随着网络规模的急剧发展,网络成为了当今社会最重要的基础设施之一,已成为人们生活密不可分的一部分。互联网中自治系统级(AS级)拓扑表征了网络中各个自治系统之间逻辑上的连接关系,是网络管理、网络优化等研究的数据基础,也是构建安全网络环境的基本前提。现有的自治系统级网络拓扑识别主要依靠基于BGP路由信息收集的方法,通过提取BGP路由表中的AS路径属性信息得到AS之间的连接关系,从而获得相应的AS级网络拓扑,但BGP无法识别许多下层的AS连接。有学者提出用IRR的数据库数据来补充BGP路由信息得到的AS拓扑数据,但该方法的缺陷在于IRR的数据库更新速度较慢,得到的数据都非实时数据,不能满足获得全球实时网络拓扑的需求。因此本文针对上述问题,提出了一种新的AS级网络拓扑识别方法,具体包含以下三方面内容:1)提出BGP信息和Traceroute信息结合的AS级网络拓扑识别方法:利用BGP信息得到的AS级网络拓扑属于控制层面的拓扑,而Traceroute可根据数据的实际流向返回经过的中间路径,且部署的探测点主要集中于网络的下层,故可获得位于网络下层的AS连接。所以用Traceroute信息补充BGP信息的方法可得到较为完整的AS级网络拓扑。2)采用了一种基于最大化Traceroute-BGP路径对匹配的方法:利用Traceroute信息得到的数据是IP级网络拓扑数据,为得到AS级网络拓扑数据,本文采用一种基于最大化路径对匹配的方法,根据BGP路由表的源AS属性信息,最小化IP和AS的匹配错误率,将IP地址映射到相应的AS,构建出相应的AS级网络拓扑。3)提出基于LG算法和DPP算法的AS连接关系推断方法:由于AS级网络拓扑识别的另一个方面就是了解和探究AS之间的连接关系。本文结合两种现有算法的优点,规避算法的弱点,对AS之间的连接关系进行推断,该方法在推断AS连接关系的正确率上有了一定程度的提高。本文使用IRL的数据作为原有的BGP信息的路由信息得到的AS级网络拓扑数据,与本文提出的拓扑识别方法得到的数据进行对比,表明BGP信息和Traceroute信息结合的AS级网络拓扑识别方法可以得到更完整的AS级网络拓扑。然后使用CAIDA公布的理论数据和本文提出的AS连接关系推断方法进行对比,表明本文提出的方法可以得到更准确的AS连接关系。

关键词：自治系统拓扑识别 BGP路由信息 Traceroute技术 AS连接关系

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基于量测数据的电网拓扑识别方法研究

基于量测数据的电网拓扑识别方法研究

作者：陈治宇湖南大学

学位级别：硕士

电力网络拓扑识别是能量管理系统和配电管理系统的重要模块,为潮流计算、状态估计、故障定位、无功优化等问题提供了网络结构数据,是电力系统分析软件的基础。随着智能电网的发展,电力系统的网络拓扑结构越来越复杂。与此同时,随着网络... 详细信息

电力网络拓扑识别是能量管理系统和配电管理系统的重要模块,为潮流计算、状态估计、故障定位、无功优化等问题提供了网络结构数据,是电力系统分析软件的基础。随着智能电网的发展,电力系统的网络拓扑结构越来越复杂。与此同时,随着网络中监测设备数量的增加,能够获取的电力系统数据也越来越多。如何应用智能电网监测数据对网络拓扑结构进行分析,是本文的研究重点。首先,介绍了国内外拓扑识别发展与研究现状,探究了电网拓扑识别的理论和现实基础。电网拓扑分析的实质是网络连通性的判别,本质上是一个在图论基础上发展出来的数学问题。因此,对电力网络拓扑识别中应用到的图论知识做了简要的介绍。分析了电网拓扑结构,尤其对电网的导纳矩阵进行了分析,得出导纳矩阵是稀疏矩阵的结论,在此基础上,将稀疏技术引入到了电网拓扑识别中。其次,针对大型输电网稀疏连接的特征,提出了基于稀疏恢复的拓扑识别方法。基于交流潮流模型推导出了适用于输电网拓扑恢复的直流潮流模型,将稀疏恢复问题等价为l范数求解问题,运用基追踪算法对l范数问题进行求解。考虑导纳矩阵对角线附近元素更容易为非零元素的特征,在运用基追踪算法时对对角线附近元素进行加权,提高对角线附近元素的恢复率。在验证过程中,将基追踪算法和重加权l范数算法应用到IEEE-30和IEEE-300节点拓扑网络的恢复中,验证了本方法的有效性。最后,考虑配电网络结构复杂、运行方式多样的特征,提出了先验信息不确定条件下配电网拓扑识别新方法。以贝叶斯网络理论为基础,通过专家提供的线路先验连接概率,对配电网拓扑进行初始化,选择电压数据作为拓扑识别的特征数据,并对三相负荷不平衡情况下的平衡三相电压求解方法进行了推导;对量测数据进行不良数据检测,求取自方差和协方差,当超过各自的设定阈值时剔除该时刻数据,提出了结构描述长度测度作为配网结构稳定状态的评价指标,运用模拟退火算法对配电网拓扑结构进行求解。最后基于IEEE-33节点系统和某实际配电网验证了本方法的有效性。

关键词：拓扑识别高级量测体系稀疏恢复模拟退火