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K-means聚类增强电力通信模型生成与风险抗性优化
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更新于2024-08-30
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本文主要探讨了基于K-means聚类方法的电力通信模型自动生成算法,以及其优化策略在电力通信领域的应用。该研究针对电力通信模型构建过程中面临的挑战,特别是在如何生成一个既合理又健壮的初始网络拓扑结构上。传统的Waxman方法通常用于通信网络的生成,但可能存在某些局限性,比如在处理复杂性和冗余度方面的不足。 K-means聚类算法作为一种数据挖掘和机器学习工具,被引入到了电力通信模型的设计中。通过将节点根据其特征进行分组,K-means能够自动识别网络中的自然群集,从而形成一个更合理的通信拓扑结构。这种方法的优势在于它能够根据数据的内在分布进行动态划分,使得生成的网络更加适应实际需求,减少信息孤岛的可能性。 在生成的网络拓扑完成后,作者进行了脆弱性分析,这是一种评估网络安全性的重要步骤。通过检测网络中的薄弱环节,即脆弱节点,可以预测潜在的风险,并采取相应的措施进行强化,如增加冗余路径或提高节点的连接度,以提高网络的鲁棒性,抵御意外风险,如设备故障或攻击。 仿真实验结果显示,这种结合K-means聚类和脆弱性分析的拓扑生成算法在实际应用中表现出色,能够有效地提升电力通信网络的抗风险能力。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性,对于电力系统的稳定运行和信息安全具有重要意义。 因此,本研究不仅提供了一种创新的电力通信模型自动生成方法,还强调了在网络设计阶段考虑网络脆弱性和风险预防的重要性。这对于电力行业的网络规划、管理和维护具有指导价值,有助于提升整个电力通信系统的可靠性和安全性。
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2016 年 10 月 Journal on Communications October 2016
2016241-1
第 37 卷第 Z1 期 通 信 学 报 Vol.37
No.Z1
基于 K-means 聚类方法的电力通信模型自动生成方法及其优化
金鑫
1
,杨亮
1
,金成明
2
,苏国华
3
,孙磊
3
(1.中央财经大学信息学院,北京 100081;2. 国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司,辽宁 沈阳 110006;
3.北京国电通网络技术有限公司,北京 100070)
摘 要:为了在电力通信模型的建立过程中生成一个比较合理和强壮的初始通信模型,在传统的 Waxman 方法的
基础上,运用 K-means 的聚类思想生成节点,并对所生成的拓扑网络进行脆弱性分析和信息孤岛检测,然后对于
网络中的脆弱节点进行补强。仿真实验结果显示这种结合 K-means 和脆弱性分析的拓扑生成算法在生成对意外风
险具有较强抗性的电力网络拓扑方面具有比较好的效果。
关键词:K-means 聚类;电力通信;网络拓扑;脆弱性分析
中图分类号:TP391;TP393 文献标识码:A
Method to create and optimize original electric power
communication network based on K-means
JIN Xin
1
, YANG Liang
1
, JIN Cheng-ming
2
, SU Guo-hua
3
, SUN Lei
3
(1. Information School, Central University of Finance and Economics, Beijing 100081, China;
2. Liaoning Power Supply Company ICT Branch of State Grid Corporation, Shenyang 110006,China;
3. Beijing State Power Communication Network Technology Company, Beijing 100070,China)
Abstract: The major contribution was using the K-means to create nodes instead of traditional Waxman means in order to
get a suitable and strong original electric power communication network. After the nodes were created, a vulnerability
analysis was given on the grid of the network topology and check that if it has a network islanding, at last the weak nodes
would be reinforced. A simulation about this algorithm shows that this algorithm which combines K-means and vulner-
ability can create a electric power communication networks with better resistance of risks.
Key words: K-means clustering, power communication, network topology, vulnerability analysis
1 引言
电力通信网络拓扑模型是一种基于真实电力
通信网络的模拟,是当下研究电力通信网络的一种
重要手段。由于电力通信网络存在多样性和复杂
性,影响拓扑模型模拟稳定性的重要因素就是研究
过程中所选择的拓扑模型。用尽量能反映真实电力
通信网络的模型作为对真实电力通信环境的一种
抽象,是取得正确结果的必要条件。在电力通信模
型的生成过程中,要求研究设计的电力通信模型能
适用于某个特殊节点发生故障或被人工干预场景
下的情形。这样可以使生成的电力通信拓扑模型尽
量能反映真实应用的情况。为了给电力系统提供必
要的支持,保证安全、经济地发供电,确保电能的合
理分配,保证电力指标的质量,以方便系统事故的
防止和及时处理,达到电力系统的集中管理和统一
调度,一个能够提供特殊保障性服务的通信系统是
非常必要的。而具有可靠的保障性服务的通信系统
取决于电力通信的物理结构和拓扑模型。目前,关
于电力通信网络模型的研究,大多是针对其可靠性
或者脆弱性等对已有的具体电力通信网络模型进
行分析,如文献[1,2]等。对于生成初始的电力通信
收稿日期:2016-08-28
基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.U1509214);国网科技部基金资助项目(No.SGTYHT/14-JS-188)
Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (No.U1509214), Technology Project of State Grid Corpora-
tion of China (No.SGTYHT/14-JS-188)
doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016241
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