大规模电力系统离散无功优化问题的解耦算法

根据节点分裂法将大规模电力系统的离散无功优化模型转化成多区域分解形式,再采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解,从而获得具有分块结构的降阶线性修正方程组。对弱耦合系统,直接将非对角子矩阵置零即可实现修正方程的完全解耦,算法具有局部线性收敛特性,且其计算速度要比非线性原对偶内点法快。对于不能实现解耦的强耦合系统,仍然可以采用与处理弱耦合系统类似的方法获得近似牛顿方向和解耦对角矩阵,以它们作为迭代初值和预处理器,采用GMRES法求解,保证算法具有良好的收敛性和较快的计算速度。以1062节点系统和一个实际538节点系统作为试验系统验证所提算法的有效性,进一步提出较实用的解耦判据,并对集中连续优化、集中离散优化及解耦离散优化结果进行了比较以及对不同分解方案下的计算结果进行了比较分析。     

基于集合理论的求解Ramsey数算法

针对传统单核DNA计算机算法求解Ramsey数时运算效率较低, 求解过程耗时高, 所得结果误差较大的问题, 提出一种基于集合理论的求解Ramsey数算法. 该算法以基于集合理论的MapReduce模型中Phoenix++系统为基础, 设计单核CPU下的圈集对完全图的Ramsey数求解算法并对其实施优化, 优化时进行数据预处理、 高效任务分割和键值对规划等过程, 获取根据Phoenix++系统基于集合理论的并行算法, 采用DNA计算机算法求解Ramsey数, 并对其数值进行验证, 实现Ramsey数的求解. 实验结果表明, 程序处理图像数量随着顶点数的增加而不断增大, 该方法求解Ramsey数的正确性较高, 最大加速比和执行效率较好, 运算性能较强.     

电-气混合系统安全约束最优能量流的分布式计算

考虑了电力系统和天然气系统之间存在燃气发电机和电机驱动压缩机的耦合,建立了电-气混合系统安全约束最优能量流计算模型。模型以混合系统的总运行成本,即燃煤发电机组发电消耗燃煤的成本和天然气网从气源消耗天然气的成本之和为目标函数,同时考虑了电力系统和天然气系统中多个N-1故障的安全约束。首先,通过计及电力系统和天然气系统间交易的影响,对原优化模型的目标函数进行分离,并采用一阶泰勒级数展开,分别实现了对燃气发电机和电机驱动压缩机的耦合特性方程的线性化,使得可采用同步型交替方向乘子法(ADMM)对安全约束最优能量流计算模型进行分布式求解;然后采用GAMS软件中的CONOPT求解器分别对电力系统和天然气系统的最优能量流进行求解;最后以修改的IEEE39节点电力系统与比利时20节点天然气系统构成的电-气混合系统为例,对所提出的模型和求解算法的正确性和有效性进行了验证,计算结果表明所提出的模型和求解算法正确有效。     

无线传感器网络关键区域覆盖优化算法

针对无线传感器网络中的关键区域覆盖NP完全问题,提出了一种启发式的关键区域覆盖优化算法CACOA.该算法对关键区域格点与一般区域格点,分配不同的权值创建感知区域图和终端集合,并以迭代合并方式创建加权节点Steiner树,进而形成具有最少数量的格点集合,并以格点集合中优化的格点位置来构建覆盖关键区域的传感器放置方法.理论分析证明了提出的CACOA算法一定能完全覆盖关键区域并形成一个有效的无线传感器网络,且算法的复杂度为O(n4).详细的仿真实验及与现有覆盖机制NPCC的比较表明,提出的覆盖优化算法CACOA在关键区域格点数、感知范围、发送范围和关键区域格点选择分布概率变化时放置的传感器数量明显少于NPCC覆盖机制.     

基于改进PSO算法的含分布式电源的配电网优化

为了对含分布式电源的配电网进行规划,提出了考虑配网实际运行约束下以配电网网络损耗、电压偏移及DG投资运行成本为目标函数的多目标优化模型.采用基于Levy Flights的粒子群优化算法对所构造模型进行优化,并对33节点配网系统进行仿真.结果表明所建模型是合理的,改进的PSO算法对求解含DG的配电网多目标优化问题是有效可行的.     

基于多目标优化的电网弹性薄弱环节识别

加固电力系统中少数关键元件提升其抗外力冲击能力可以有效提升电力系统弹性。本文主要研究考虑弹性的电力系统薄弱环节识别。首先,基于弹性过程曲线提出了最大供电能力指标来定量刻画系统弹性,构建了最优潮流模型并通过单纯形法求解任意拓扑下电力系统能提供的最大供电能力。然后在此基础上构建多目标优化模型,以破坏元件数目和电网的最大供电能力两个指标作为目标函数,选取智能优化算法对建立的多目标优化模型进行求解计算。仿真结果表明与基于启发式算法相比,本文建立的的多目标优化模型能够有效识别电力系统中对弹性有重要影响的关键元件组合。     

矿井瓦斯监测点优化选址

解决依据现行煤矿安全规程及相关规范布置的瓦斯监测点存在空间分布不均的问题.提出兼顾监测覆盖范围和瓦斯安全关注点的瓦斯传感器布置方式;以节点间风流流经时间为监测等级,依据相关规程规范布置的监测点为必选布置点,以风网节点为增设瓦斯传感器的备选布置点,借助图论和集合覆盖理论建立了监测点优化选址模型;运用蚁群算法对模型进行优化求解,设计了针对问题特性的启发信息策略和当前解集及禁忌表的初始值;将模型应用于某实际矿井风网算例,得到不同监测有效级下需增设的监测点数量和位置等信息.研究结果表明:蚁群算法快速优化求解到的布点方案更符合工程实际情况.     

上行多点协作网络中的最优回程链路容量分配

基站节点间回程链路的有限容量制约着蜂窝移动通信系统中多点协作网络的性能。为了有效利用回程链路容量资源,提高节点协作增益,该文以上行多用户的两节点协作网络单元为研究对象,提出了一种基于压缩—转发及用户配对的多点协作多载波传输方式;建立了在回程链路容量有限的约束下,用户配对、载波映射、压缩噪声设计及载波间回程链路容量分配的联合优化问题;提出了一种基于轮换优化的低复杂度求解算法。仿真结果表明:与随机及均等资源分配方法相比,该算法可在有限回程链路容量条件下有效提高网络的和速率。     

Overlay组播网络上带QoS约束的路由算法

为了保证多媒体应用的服务质量,本文在追求最大组播延迟极小化的同时考虑了网络节点的度约束条件,采用一种统一的方式来处理传输延迟和节点处理延迟,并基于此方法定义了带有QoS约束的Overlay组播路由选择优化模型,进而设计了一个求解该模型的启发式算法.该算法的时间复杂性为O(|V|3),优于许多求解该问题的同类算法,这些算法的时间复杂性多为O(|V|4),V为给定网络的节点集合.仿真结果也表明,本文算法解的质量也更优,即延迟更小.     

基于半定规划的无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络节点定位,在最大似然估计(MLE)基础上提出了一种半定规划(SDP)的优化算法.结合有效的锚节点位置选择和比率范围设定,在放宽非凸约束的基础上,采用SDP求解算法,有效减少了误差的影响,得到被测节点的实际位置.改变锚节点的位置可以有效解决锚节点凸壳外的节点位置估计不精准问题.仿真结果表明,提出的SDP算法对未知节点的位置实现了高精度定位,改进了凸优化方法.     

社会网络分析法在城镇工程基础设施健康评价中的应用

针对工程性基础设施网络拓扑结构不合理导致的全局性破坏问题,将社会网络分析(SNA)方法的密度、凝聚子群、K-核、Lambda集合、切点和中心度等计算概念引入基础设施网络拓扑结构评价,提出了由网络完备度、层级边关联度、局部稳定成份比例、节点脆弱性、荷载运行均衡度等指标构成的评价体系。通过对重庆长寿城区的电力基础设施实例研究发现,社会网络分析方法能够对设施网络拓扑结构与电网运行过程中的稳定性进行客观评价,能够找出电网过载点、对设施网络拓扑结构的紧凑程度和完整程度进行评价以及对网络整体的性能做出评价。     

Parasitic computing

Reliable communication on the Internet is guaranteed by a standard set of protocols, used by all computers. Here we show that these protocols can be exploited to compute with the communication infrastructure, transforming the Internet into a distributed computer in which servers unwittingly perform computation on behalf of a remote node. In this model, which we call 'parasitic computing', one machine forces target computers to solve a piece of a complex computational problem merely by engaging them in standard communication. Consequently, the target computers are unaware that they have performed computation for the benefit of a commanding node. As experimental evidence of the principle of parasitic computing, we harness the power of several web servers across the globe, which-unknown to them-work together to solve an NP complete problem.     

一种基于CPK的WSN节点认证和密钥协商方案

认证技术是保护系统资源与用户隐私的一个关键技术,在信息安全领域中有着重要的位置.针对传统的认证方案对节点认证效率低,且不适用于大规模部署的无线传感器网络认证的问题,采用层次化无线传感器网络模型,提出一种基于CPK的双向无线传感器节点认证及密钥协商算法.结果表明,该算法无需安全信道传输消息,能高效地完成节点认证与密钥协商,解决了大规模部署的无线传感器网络认证的问题.     

一种基于蜂窝模型改进的分簇路由算法

为进一步提高无线传感器网络的能量有效性、网络可靠性并延长网络寿命,提出了一种基于蜂窝模型改进的无线传感器网络分簇路由算法。该算法引入正六角形蜂窝模型作为网络中传感器节点的分簇结构,并结合节点间的角度比和距离比感知位置自主选择簇头。仿真结果显示,该算法与传统的LEACH分簇算法和基于位置的GAF分簇算法相比,有效地抑制了孤立节点的产生,均衡了网络能量和负载,提高了网络能量有效性,确保了网络可靠性,延长了网络的生命周期。     

关键基础设施网络体系易损性定量评估

为了保护关键基础设施网络在战时的系统功能,基于复杂网络理论建立了基础设施网络体系易损性评估框架。在该框架中,以控制时间内网络终端节点的各类需求满足程度作为基础设施网络效能的评价指标,融合规划布局、连通通道冗余备份、抢修抢建等因素,设计体系易损性评估公式,并以某交通运输体系为例进行案例研究。结果表明,在控制时间内,该网络体系效能在4种随机攻击模式中的最大损失率约为17%,最小损失率约为7%。在各种袭击场景下随机增加网络连通通道,体系性能损失率没有明显变化,因而以往随机增加基础设施网络通道等手段,并不能够降低体系易损性。     

适应5G通信的配电网分布式供电恢复策略

针对配电网发生故障后的快速供电恢复需求,提出了一种适应第五代移动通信技术(5th generation mobile communi-cation technology,5G)的配电网分布式供电恢复策略.该策略通过可靠性模型分析与深度搜索算法为负荷节点发出供电恢复请求提供依据,从而将整个非故障停电区划分为多个独立的转供...     

基于被分块的无线传感器网络故障恢复方法

针对网络间不能正常通信的问题,提出了一种解决该类故障的恢复方法。此方法将整个网络监测区域划分成若干个同心圆,被孤立的区域将自己区域的转置节点代表移动到最近的同心圆上,从而实现了重建连通性的目的。     

基于稀疏分布的空间节点资源循环迭代控制算法

为解决大规模稀疏型传感网络数据随节点数目急剧增大时导致网络堵塞的问题,提出了基于稀疏分布的空间节点资源循环迭代控制算法。该方法利用大规模稀疏网络节点在空间上的弱相关性,构建了一个表达联合稀疏关系的模型。通过通信特征做到自适应选择最优节点作为感知节点,针对稀松节点数量有限、无法传递海量信息的问题,采用循环迭代控制对稀疏网络节点数据进行压缩,以最大程度用有限节点获得最大信息量;再利用信号稀疏性特征重构节点数据。仿真结果表明,该方法以有限的节点资源满足估计精确度的要求,并有效减少了感知的节点数目,降低系统的资源消耗。     

区域航路网络容量评估模型

针对区域航路网络容量评估方法单一、主观性强等问题,提出基于有向图理论的动态容量评估模型。充分提取航路网络特征,将多源、汇点复杂航路网络抽象成单源、汇点标准航路网络。引入航路阻抗公式,将管制员因素融入客观容量评估中,并利用Ford-Fulkerson算法求解航路网络容量及关键路径。最后以某飞行情报区为例,分析了航路网络的容量特征,得出其关键路径集的瓶颈容量为354.4sor/h。仿真结果证明了该模型的有效性和准确性。