相依網絡級聯故障分析及仿真框架設計.pdf

1、為了實現各種資源的有效配置、提高效率和帶來更大的經濟效益，各種不同的社會關鍵基礎設施網絡逐漸呈現出相互耦合相互交融的趨勢，基于這些網絡間的相依關系，原本相互獨立的網絡漸漸變成更大規(guī)模的相依網絡。在給社會帶來諸多益處的同時，相依網絡也會將微小的初始故障通過級聯故障的方式逐漸放大，并最終演化為大規(guī)模的災難。
　　基于以上背景，本文從級聯故障成因機制出發(fā)，結合不同的依賴機制類型和初始攻擊策略模式，對相依網絡級聯故障進行了系統的總結和分類

2、，并結合生成函數數學工具對各種不同情況進行了解析分析，理論分析表明：
　　1）與傳統網絡的點逾滲故障相比，相依網絡級聯故障有顯著的不同；
　　2）理論分析方法局限于熱力學極限等假設，不適應與有限規(guī)模的相依網絡，并且對于復雜多變的網間依賴和多種類型初始攻擊等情況，解析式非常復雜很難給出精確解析值。
　　為了彌補理論分析的不足，在理論分析的基礎上，本文設計了一套涵蓋全面的相依網絡級聯故障仿真框架，該仿真框架設計分成了三個基

3、本模塊設計和最終的整合設計：
　　1）在相依網絡生成模塊里，本文提出了依賴矩陣D的概念并給出了不同相依機制下的D的生成算法，實現多種依賴機制的相依網絡數學描述和仿真生成；
　　2）在初始故障生成模塊里，本文提出了節(jié)點狀態(tài)向量NS的概念并設計了多種攻擊策略的初始攻擊后的NS生成算法，實現多種攻擊策略初始攻擊的模擬仿真；
　　3）在級聯故障過程仿真模塊里，本文設計了一種簡潔高效的網間故障傳遞算法，實現了對任意相依網絡級聯故

4、障過程的有效仿真；
　　4）在整合三個基本模塊基礎上創(chuàng)建了能夠適應多種復雜情況的相依網絡級聯故障的仿真框架。
　　最后，為了驗證仿真框架的可實現性和準確性，本文采用 Matlab語言對仿真框架進行了程序實現，對各個模塊進行一一驗證用以證明仿真框架的可行性。在整合所有程序模塊基礎上搭建相依網絡級聯故障實驗平臺，并結合理論分析結果進行了準確性驗證。最后，本文對理論解析上比較困難的多重依賴關系下級聯故障、度度相關（IDDC）相依網