DE19518030C1 - Arrangement and method for determining the operating states of an electrical power supply network - Google Patents
Arrangement and method for determining the operating states of an electrical power supply networkInfo
- Publication number
- DE19518030C1 DE19518030C1 DE19518030A DE19518030A DE19518030C1 DE 19518030 C1 DE19518030 C1 DE 19518030C1 DE 19518030 A DE19518030 A DE 19518030A DE 19518030 A DE19518030 A DE 19518030A DE 19518030 C1 DE19518030 C1 DE 19518030C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- neuron
- network
- neurons
- synaptic
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/04—Architecture, e.g. interconnection topology
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die Bestimmung der Betriebszustände eines elektrischen Energienetzes, mit dem elektrische Energie transportiert, verteilt und Verbrauchern verfügbar gemacht wird, und auf ein Verfahren zur Ausübung mit der Anordnung.The invention relates to an arrangement for determining the Operating states of an electrical energy network with which electrical Energy is transported, distributed and made available to consumers and on a procedure for exercising with the order.
Die Betriebszustände eines elektrischen Energieversorgungsnetzes wer den u. a. bei Schalthandlungsanforderungen festgestellt, um vor der Ausführung der Schalthandlung anhand des jeweiligen Netzzustands zu prüfen, ob aus sicherheitstechnischen oder anderen Gründen die ge wünschte Schalthandlung zulässig ist. Bekannt ist z. B. ein Verfahren zum schaltfehlergeschützten Betätigen der Schaltgeräte einer Schaltan lage, bei dem der topologische Aufbau der Schaltanlage und vom topolo gischen Aufbau unabhängige Schaltfehlerschutz-Verriegelungsregeln ver arbeitet werden. Aus den aktuellen Stellungsmeldesignalen der Schaltge räte und einem Basissatz von topologischen Elementen, mit denen alle möglichen Betriebszustände beliebig aufgebauter Schaltanlagen angebbar sind, wird jeweils der aktuelle Betriebszustand der Schaltanlage gebil det. Der aktuelle Betriebszustand wird mittels gespeicherter Schaltfeh lerschutz-Verriegelungsregeln zur Freigabe oder Blockierung von Schalthandlungs-Anforderungsbefehlen verarbeitet, indem ausgehend von Anfangs- und Endknoten und dem Typ der Schaltgeräte Baumentwick lungen durchgeführt werden, mit denen unter Einbeziehung des Zu stands der Schaltgeräte galvanisch verbundene Netzbereiche festgestellt werden, für die dominante Zustände nach folgender Priorität ermittelt werden: Spannung, Last, Erde, isolierter Knoten bzw. undefiniertes Ge biet. Aus den dominanten Zuständen der Gebiete wird durch Vergleich mit Schaltfehlerschutz-Verriegelungsregel n die Freigabe oder Blockie rung des Schalthandlungs-Anforderungsbefehls bestimmt (DE 38 12 072 C3). The operating states of an electrical power supply network who the u. a. found in switching requirements to before Execution of the switching operation based on the respective network status check whether the ge desired switching action is permitted. Is known for. B. a method for switching error-protected actuation of the switchgear of a switchgear location where the topological structure of the switchgear and the topolo structure independent switching fault protection interlocking rules be working. From the current position signal from the Schaltge councils and a basic set of topological elements with which all possible operating states of switchgear assemblies can be specified are the current operating state of the switchgear det. The current operating status is saved by means of a saved switching error Protection locking rules to release or block Switching action request commands processed by starting from Start and end nodes and the type of switchgear Baumentwick lungs are carried out with which the incl status of the switchgear galvanically connected network areas determined are determined for the dominant states according to the following priority are: voltage, load, earth, isolated node or undefined Ge offers. The dominant states of the areas are compared with switching error protection interlocking rule n enable or block tion of the switching action request command is determined (DE 38 12 072 C3).
Die Berechnungszeit für die elektrische Potentialverteilung der Netze hängt von der Netz größe und dem Vermaschungsgrad des jeweiligen Netzes ab. Auf der Grundlage der daten mäßigen Beschreibung eines elektrischen Netzes wurde bisher auch ein prozedurales algo rithmisches Verfahren zur Berechnung der Potentialverteilung verwendet. Ausgehend von prägenden Netzelementen wie Generatoren und Einspeisungen wurden entlang geschlossene Schalter gangbare Wege durch das Netz gesucht. Die von einem prägenden Netzelement aus erreichbaren Objekten entlang des gangbaren Weges weisen dann dasselbe Potential auf wie das prägende Element. Bei sehr großen Netzen, die z. B. ca. 100 000 oder mehr Betriebsmit tel aufweisen können, ist das Verfahren nicht mehr in der Lage, die Potentialverteilung in Echt zeit zur Verfügung zu stellen. Eine Parallelberechnung ist nur mit hohem Aufwand durchzu führen. Eine Rechenzeitverkürzung ist nur durch Auswahl von Spezialfallen, z. B. Teilnetzen und Ersatznetzen, möglich, die mit komplizierten programmtechnischen Sonderbehandlungen berechnet werden müssen. Das Verfahren arbeitet im wesentlichen inkrementell, d. h. nach jeder einzelnen Schalterstellungsänderung ist eine erneute Wegsuche durchzuführen. Dies bedeutet, daß in einem Störfall, bei dem sich viele Schalterstellungen ändern, ein hoher Re chenaufwand notwendig ist, bevor das endgültige Ergebnis vorliegt. Weiterhin ist eine zeit aufwendige Initialisierungsphase, bedingt durch das inkrementelle Verhalten, erforderlich.The calculation time for the electrical potential distribution of the networks depends on the network size and degree of meshing of the respective network. Based on the data A procedural algo has so far also been a moderate description of an electrical network rithmic method used to calculate the potential distribution. Starting from Formative network elements such as generators and feeders were closed along Switch wanted ways through the network. That from a formative network element accessible objects along the viable path then have the same potential as the defining element. With very large networks, e.g. B. about 100,000 or more Betriebsmit tel, the method is no longer capable of real distribution of the potential to provide time. A parallel calculation can only be carried out with great effort to lead. A reduction in computing time is only possible by selecting special cases, e.g. B. Subnets and replacement networks, possible with complicated special programming treatments must be calculated. The method works essentially incrementally, i. H. to a new route search must be carried out for each individual switch position change. This means that in the event of a fault in which many switch positions change, a high Re is necessary before the final result is available. There is still a time time-consuming initialization phase due to the incremental behavior required.
Bekannt ist eine Anordnung für die Bestimmung der Betriebszustände eines elektrischen Energienetzes, mit dem Energie transportiert, verteilt und Verbrauchern verfügbar gemacht wird, bei der ein neuronales Netz benutzt wird. Die Zustandsgrößen des Energienetzes wer den in einen Zustandsspeicher eingegeben, an den das neuronale Netz angeschlossen ist, das Stabilitätsberechnungen für das Energienetz mit hoher Geschwindigkeit durchführt (JP 07-107667 A).An arrangement for determining the operating states of an electrical device is known Energy network with which energy is transported, distributed and made available to consumers using a neural network. The state variables of the energy network who entered into a state memory to which the neural network is connected, the Carries out stability calculations for the energy network at high speed (JP 07-107667 A).
Schließlich ist es bekannt, für die Optimierung der Lastverteilung eines elektrischen Energie netzes als Simulationsmodell ein Hopfield-Netz (rekurrentes neuronales Netz) zu verwenden (JP 02-136034 A).Finally, it is known for optimizing the load distribution of an electrical energy network as a simulation model to use a Hopfield network (recurrent neural network) (JP 02-136034 A).
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, für die Bestimmung der Betriebszustände eines elektrischen Energienetzes eine Anordnung und ein Verfahren zur Durchführung mit der An ordnung zu entwickeln, mit denen auch bei großen Energienetzen die Potentialverteilung schnell erhalten werden kann.The invention is based on the problem for determining the operating states of a electrical power network an arrangement and a method for performing with the An order to develop the potential distribution even with large energy networks can be obtained quickly.
Das Problem wird für die Anordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine von der An zahl prägender elektrischer Eigenschaften der Knoten eines Netzes abhängige Anzahl von neuronalen Netzen mit gleichem Aufbau vorgesehen ist, die für die Netzknoten jeweils Neu ronen aufweisen, die jeweils entsprechend den Verbindungen zwischen den Netzknoten synaptisch derart miteinander verbunden sind, daß bei über Zweipole verlaufenden Verbin dungen die synaptischen Gewichte entsprechend der jeweiligen Stellung der Zweipole von außen im Netz auf null oder eins eingestellt werden, daß die Skalarprodukte aus Gewichts vektor und Inputvektor der Neuronen jeweils mit einem Schwellwert von eins vergli chen werden, daß in Abhängigkeit vom Ergebnis größer oder gleich oder kleiner eins die Neuronen jeweils eine eins oder eine null erzeugen und daß die Gewichte der Ausgänge der einander in den einzelnen neuronalen Netzen entsprechenden Neuronen in Abhängigkeit von der Priorität der prägenden Eigenschaften überlagert werden.The problem is solved for the arrangement according to the invention in that one of the An number of defining electrical properties of the nodes of a network dependent number of neural networks with the same structure is provided, each new for the network node have rons, each corresponding to the connections between the network nodes are synaptically connected to each other in such a way that in the case of a connection running over bipoles the synaptic weights according to the respective position of the two poles of outside in the network to be set to zero or one that the dot products from weight vector and Compare the input vector of the neurons with a threshold value of one that, depending on the result, greater than or equal to or less than one the neurons each generate a one or a zero and that the weights of the exits of each other in the individual neurons corresponding neurons depending on the Priority of the formative properties are superimposed.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung wird jeder Netzknoten durch ein binäres Neuron ersetzt. Die Wege zwischen den Knoten werden in Übereinstimmung mit der Netztopologie als synaptische Verbindungen aufgebaut, die bidirektional sind. Vielfach verlaufen die Verbindungen zwischen den Netzknoten über Zweipole, bei denen es sich um Lei stungsschalter, Trennschalter oder Transformatoren handeln kann. Die Zweipole werden durch synaptische Gewichte nachgebildet, wobei einem geöffneten Zweipol das Gewicht null und einem geschlossenen Zweipol das Gewicht eins entspricht. Das Energienetz wird also durch ein rekurrentes neuronales Netz mit symmetrischer Gewichtsmatrix nachgebildet. Die synaptischen Gewichte werden entsprechend dem jeweiligen Netzzustand eingestellt. Daher ist keine Trainingsphase für die neuronalen Netze erforderlich. Diese symmetrischen Hopfield-Netze lösen das Problem der Eigenschaftspropagation. Feuert ein Neuron, so hat der entsprechende Knoten die betrachtete Eigenschaft, sonst nicht. Als rückgekoppeltes Netz konvergiert es iterativ gegen die richtige Lösung.In the arrangement described above, each network node replaced by a binary neuron. The paths between the nodes will be in accordance with the network topology as synaptic connections built that are bidirectional. The connections run often between the network nodes via bipoles, which are Lei circuit breakers, disconnectors or transformers. The Bipoles are simulated by synaptic weights, one open two-pole the weight zero and a closed two-pole the weight equals one. The energy network is thus through a recurrent neural network with symmetrical weight matrix replicated. The synaptic weights are corresponding to that respective network status set. Therefore, there is no training phase for the neural networks required. These symmetrical Hopfield networks solve the problem of property propagation. Fires a neuron, like this the corresponding node has the property under consideration, otherwise not. As a feedback network, it converges iteratively against the correct one Solution.
Prägende Netzknoten können durch prägende Neuronen nachgebildet werden, die den Wert eins ausgeben.Formative network nodes can be simulated by formative neurons that output the value one.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind anstelle von prägenden Neuronen in den neuronalen Netzen Gewichtsvektoren von eins und an stelle von nicht prägenden Neuronen Gewichtsvektoren von null vorge sehen.In a preferred embodiment, instead of embossing Neurons in the neural networks weight vectors of one and on introduce weight vectors of zero from non-formative neurons see.
Es ist zweckmäßig, wenn die neuronalen Netze anstelle von Randneuro nen jeweils Zusatzneuronen aufweisen, die über ein der Kopplung des Randneurons entsprechendes synaptisches Gewicht an das im neuronalen Netz dem Randneuron benachbarte Neuron vorwärts gekoppelt sind, das über ein der Kopplung des Randneurons entsprechendes synaptisches Gewicht an ein nachgeschaltetes Neuron vorwärts angekoppelt ist, mit dem der Zustand des Randneurons ausgegeben wird. Durch die vorste hend beschriebenen Maßnahmen wird jeweils ein neuronales Netz mit we niger Rekurrenz geschaffen. Unter Randneuron ist hierbei ein Neuron zu verstehen, das nur eine bidirektionale Verbindung zu einem Nachbarneu ron hat.It is useful if the neural networks instead of edge neurons NEN each have additional neurons that via a coupling of the Edge neurons corresponding synaptic weight to that in the neuronal The neuron adjacent to the edge neuron are coupled forward, the via a synaptic corresponding to the coupling of the edge neuron Weight is coupled to a downstream neuron with the state of the edge neuron is output. Through the first one Based on the measures described, a neural network with we less recurrence. A neuron is closed under the edge neuron understand this is just a bi-directional connection to a neighbor ron has.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist anstelle eines Transferneurons jeweils ein Zusatzneuron über ein der synaptischen Kopplung des Transferneurons entsprechendes Gewicht an je eines der benachbarten, im Rahmen der Netzstruktur nicht synaptisch gekoppelten Neuronen des neuronalen Netzes vorwärts gekoppelt, wobei die benach barten Neuronen untereinander durch eine bidirektionale synaptische Kopplung entsprechend einem von einem Hilfsneuron berechneten Ge wicht verbunden sind, das von den synaptischen Gewichten des Trans ferneurons bestimmt wird, und wobei die benachbarten Neuronen über je ein der synaptischen Kopplung des Transferneurons entsprechendes Ge wicht an ein nachgeschaltetes Neuron vorwärts gekoppelt sind, das den Zustand des Transferneurons ausgibt. Unter Transferneuron ist hierbei ein Neuron zu verstehen, das zwei bidirektionale, synaptische Verbin dungen zu Nachbarneuronen hat. Das rekurrente Netz enthält also nicht mehr das Transferneuron bzw. die Transferneuronen. Hierbei ist zu be rücksichtigen, daß bereits der Ersatz eines Teils der Transferneuronen eine wesentliche Reduzierung der für die Bestimmung des Netzzustands notwendigen Zeit bedeutet. Das Gesamtnetz ist bei der vorstehend be schriebenen Ausführungsform um zwei zusätzliche Neuronen erweitert, wobei die dem jeweiligen Rest des rekurrenten Netzes vor- und nachge lagerten Teilnetze linear sind.In a further preferred embodiment, instead of one Transfer neurons each have an additional neuron over one of the synaptic ones Coupling the transfer neuron corresponding weight to one of each neighboring ones that are not synaptically coupled within the framework of the network structure Neurons of the neural network are coupled forward, the neighboring bearded neurons with each other through a bidirectional synaptic Coupling according to a Ge calculated by an auxiliary neuron important connected by the synaptic weights of the trans ferneurons is determined, and being the neighboring neurons over each a Ge corresponding to the synaptic coupling of the transfer neuron important to a downstream neuron that the Output state of the transfer neuron. Under transfer neuron is here to understand a neuron that is two-way, synaptic verb to neighbors. The recurrent network does not contain more the transfer neuron or the transfer neurons. Here is to be take into account that already the replacement of part of the transfer neurons a significant reduction in the determination of the network status means necessary time. The entire network is at the above be described embodiment expanded by two additional neurons, where the before and after the respective rest of the recurrent network stored subnetworks are linear.
Vorzugsweise ist anstelle eines Transferneurons jeweils ein Zusatzneuron über ein der synaptischen Kopplung des Transferneurons entsprechendes Gewicht an je eines der benachbarten Neuronen vorwärts gekoppelt, die miteinander bidirektional durch ein von einem Hilfsneuron berechnetes synaptisches Gewicht gekoppelt sind, das von dem Hilfsneuron in Abhängigkeit vom Gewicht der synaptischen Neuronen und vom Gewicht zwischen den beiden benachbarten Neuronen berechnet wird, wobei die benachbarten Neuronen je über synaptische Gewichte, die den synaptischen Gewichten des Transferneurons entsprechen, an ein nachgeschaltetes Neuron vorwärts gekoppelt sind, das den Zustand des Transferneurons angibt. Auch bei dieser Ausführungsform sind die bidirektionalen Kopplungen eines oder mehrerer Transferneuronen durch die Teilnetze und Hilfsnetze ersetzbar, die linear sind, wodurch sich eine Verkürzung der für die Zustandsbestimmung der Netze notwendigen Zeit ergibt.An additional neuron is preferably used instead of a transfer neuron via a synaptic coupling of the transfer neuron appropriate weight to one of the neighboring neurons coupled forward, which are bidirectional with each other by one of one Auxiliary neuron calculated synaptic weight coupled by the auxiliary neuron depending on the weight of the synaptic neurons and calculated from the weight between the two neighboring neurons the neighboring neurons each via synaptic weights, which correspond to the synaptic weights of the transfer neuron a downstream neuron that is coupled to the state of the transfer neuron. In this embodiment, too bidirectional coupling of one or more transfer neurons the subnets and auxiliary networks are replaceable, which are linear, whereby a shortening of the necessary for determining the condition of the networks Time.
Sind im jeweiligen neuronalen Netz Neuronen vorhanden, die über mehr als zwei synaptische Verbindungen mit Nachbarneuronen verbunden sind, dann wird jede synaptische Verbindung zu einem Nachbarneuron auf die in Verbindung mit Transferneuronen beschriebene Art ersetzt. Neuronen, die mittels mehr als zwei Verbindungen zu benachbarten Neu ronen gekoppelt sind, werden als Verteilneuronen bezeichnet.Are there neurons in the respective neural network that have more connected to neighboring neurons as two synaptic connections then every synaptic connection becomes a neighboring neuron replaced in the manner described in connection with transfer neurons. Neurons that use more than two connections to neighboring Neu rons are referred to as distribution neurons.
Werden die oben beschriebenen Transformationen vollständig ausgeführt, dann ergibt sich ein vorwärtsgekoppeltes lineares Netz, das in drei Teilnetze strukturiert ist, nämlich ein vorgelagertes Netz, ein Hilfsge wichtsnetz, das zusätzliche synaptische Gewichte aus bekannten Gewich ten des rekurrenten Netzes berechnet, und aus einem nachgelagerten Netz, an dessen Neuronen das Ergebnis des Energienetzes verfügbar ist. Das transformierte neuronale Netz ist vollständig bestimmt aus der To pologie des elektrischen Netzes. Die Gewichte sind vorgegeben oder er geben sich aus den Zweipolstellungen, die durch Meldungen erzeugt werden und die Einstellung der Gewichte bestimmen. Das Netz benötigt keine Trainingsphase, es zeigt kein Initialisierungsverhalten und arbeitet nicht inkrementell. Es kommt ohne Rekursivität aus und ermittelt die Propagation einer prägenden Eigenschaft in optimal kurzer Zeit. Das Ergebnis ist jederzeit exakt.If the transformations described above are completed, this results in a feed-forward linear network that is divided into three Subnetwork is structured, namely an upstream network, an auxiliary ge weight network, the additional synaptic weights from known weights ten of the recurrent network, and from a downstream one Network on whose neurons the result of the energy network is available. The transformed neural network is completely determined from the To pology of the electrical network. The weights are given or he result from the two-pole positions generated by messages and determine the setting of the weights. The network needs no training phase, it shows no initialization behavior and does not work incrementally. It works without recursivity and determines the propagation of a formative property in an optimally short time Time. The result is exact at all times.
Verbesserungen in der Berechnung der Potentialverteilung des Energie netzes lassen sich auch bereits mit einem nicht vollständig transfor mierten neuronalen Netz erreichen. Solche Verbesserungen können er reicht werden, indem z. B. nur die Randneuronen oder Transferneuronen oder Verteilneuronen ganz oder teilweise auf die oben beschriebene Art ersetzt werden.Improvements in the calculation of the potential distribution of energy network can already be transformed with a not completely mated neural network. He can make such improvements be enough by z. B. only the edge neurons or transfer neurons or distribution neurons in whole or in part in the manner described above be replaced.
Ein Verfahren zur Durchführung mit einer der oben beschriebenen An ordnungen besteht erfindungsgemäß darin, daß die synaptischen Ge wichte auf die binären Zustände der Zweipole eingestellt werden und daß die Zustände des Energienetzes aus den Zuständen der Neuronen unter Zuordnung von physikalischen Größen bestimmt werden. Je nach der Art des Netzes und dem Transformationsgrad können die Zustände des Energienetzes auch nur an den nachgeschalteten Neuronen festgestellt werden.A method of performing with one of the above Orders according to the invention is that the synaptic Ge important to be adjusted to the binary states of the bipoles and that the states of the energy network from the states of the neurons can be determined by assigning physical quantities. Depending on The states can depend on the type of network and the degree of transformation of the energy network only at the downstream neurons be determined.
Die oben beschriebenen neuronalen Netze können als Hardware-Netze oder in Software ausgebildet sein. Bei Hardware-Netzen steht das Er gebnis bei einem oder mehreren Zustandsänderungen der Zweipole schneller zur Verfügung.The neural networks described above can be used as hardware networks or be trained in software. The Er stands for hardware networks result in one or more changes in the state of the bipoles available faster.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.The invention is illustrated below with reference to a drawing described embodiment described in more detail, from which there are Details, features and advantages emerge.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Schaltbild eines elektrischen Energieversorgungsnetzes; Fig. 1 is a diagram of an electrical power supply system;
Fig. 2 eine Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Energieversor gungsnetzes durch einen Knoten-Weg-Graphen; Fig. 2 is an illustration of the power supply network shown in Figure 1 by a node-path graph.
Fig. 3 ein binäres, rückgekoppeltes neuronales Netz als Modell für das Energieversorgungsnetz; Figure 3 is a binary feedback neural network as a model for the power supply network.
Fig. 4a, b ein Schema zur Verdeutlichung der Transformation von bidi rektional verbundenen Randneuronen des Netzes in eine vorwärtsgekoppelte Netzstruktur; FIG. 4a, b shows a diagram for illustrating the transformation of bidi-directionally connected to the edge of neurons of the network in a feed-forward network structure;
Fig. 5a, b ein Schema zur Verdeutlichung der Transformation von bidi rektional mit nicht gekoppelten Nachbarneuronen gekoppel ten Transferneuronen des neuronalen Netzes gem. Fig. 3 in eine vorwärtsgekoppelte Netzstruktur; Fig. 5a, b is a scheme to illustrate the transformation of bidirectionally coupled with non-coupled neighboring neurons th transfer neurons of the neural network acc. Fig. 3 in a feedforward network structure;
Fig. 6a, b ein Schema zur Verdeutlichung der Transformation von bidi rektional miteinander gekoppelten Nachbarneuronen gekop pelten Transferneuronen des neuronalen Netzes gem. Fig. 3 in eine vorwärtsgekoppelte Netzstruktur; Fig. 6a, b shows a diagram to illustrate the transformation of bidirectionally coupled neighboring neurons coupled transfer neurons of the neural network acc. Fig. 3 in a feedforward network structure;
Fig. 7 ein neuronales Netz im Schema; Fig. 7 is a neural network in the schema;
Fig. 8 einen Netzknoten symbolisch, der eine Reihe von prägenden Eigenschaften aufweisen kann, die über Wege andere Netz knoten beeinflussen; Fig. 8 is a symbolic network node which may comprise a series of formative properties that through paths other network nodes affect;
Fig. 9 eine schematische Darstellung von zwei Netzknoten, die durch einen Weg miteinander verbunden sind und Fig. 9 is a schematic representation of two network nodes that are connected by a path and
Fig. 10 ein aus mehreren Teilnetzen aufgebautes neuronales Netz. Fig. 10 is a built up of multiple subnets neural network.
Die Fig. 1 zeigt beispielhaft ein elektrisches Energieversorgungsnetz, das eine Einspeisung 1 in Form eines Generators aufweist, der in Reihe mit einem Transformator 2 und einem Leistungsschalter 3 angeordnet ist. An den Leistungsschalter 3 ist eine Sammelschiene 4 angeschlossen, von der zwei nicht näher bezeichnete Abzweige ausgehen, die Leistungs schalter 5, 6 aufweisen. Die Leistungsschalter 5, 6 sind auf ihren, der Sammelschiene 4 abgewandten Enden gemeinsam an einen Leistungs schalter 7 angeschlossen. In Reihe mit jedem Leistungsschalter 5, 6 ist jeweils ein weiterer Leistungsschalter 8, 9 angeordnet. Den Leistungs schaltern 8, 9 sind jeweils Verbraucher 10, 11 nachgeschaltet. Fig. 1 shows an example of an electric power supply system having a supply 1 in form of a generator, of a power switch 3 is arranged in series with a transformer 2 and. At the circuit breaker 3 , a busbar 4 is connected, from which two branches, not specified, which have circuit breakers 5 , 6 . The circuit breakers 5 , 6 are connected on their ends facing away from the busbar 4 together to a circuit breaker 7 . A further circuit breaker 8 , 9 is arranged in series with each circuit breaker 5 , 6 . The power switches 8 , 9 , consumers 10 , 11 are connected downstream.
Ein elektrisches Energieversorgungsnetz, wie es z. B. in Fig. 1 darge stellt ist, wird durch die Elemente Knoten und Zweipole modelliert. Zwei pole sind Betriebsmittel, die den Potentialverlauf verändern können, z. B. Transformatoren, Leistungsschalter, Trenner, Erder usw. Knoten sind die jeweiligen Randpole der Zweipole und die Verbindungen zwischen den Zweipolen, z. B. Leitungen und Sammelschienen. Knoten sind von Potentialen beaufschlagt. Es gibt prägende Knoten, die eine spezifische Eigenschaft "geerdet", "belastet", "versorgt" usw. in das Netz einbrin gen. Andere Knoten erhalten die vorstehend beschriebenen Eigenschaf ten dadurch, daß sie über einen Zweipol, der geschlossen ist, mit prä genden Knoten verbunden sind. Die oben erwähnten Eigenschaften ver teilen sich über die geschlossenen Zweipole auf die Knoten des Netzes und bestimmen damit die Potentiale an den verschiedenen Stellen des Netzes.An electrical power supply network, such as. B. Darge in Fig. 1 is modeled by the elements nodes and bipoles. Two poles are resources that can change the course of potential, e.g. B. transformers, circuit breakers, disconnectors, earth electrodes, etc. Nodes are the respective edge poles of the two-pole system and the connections between the two-pole system, for. B. lines and busbars. Nodes are loaded with potential. There are formative nodes that bring a specific property "grounded", "loaded", "supplied" etc. into the network. Other nodes obtain the properties described above by connecting them via a two-pole circuit with pre nodes are connected. The above-mentioned properties are distributed over the closed bipoles to the nodes of the network and thus determine the potentials at the various points in the network.
Das in Fig. 1 dargestellte Energieversorgungsnetz läßt sich in Form ei nes Knoten-Weg-Graphen schematisch darstellen. Der Knoten K0 ent spricht der Einspeisung 1 und ist über einen Weg W0, der dem Trans formator 2 entspricht, mit dem Knoten K1 verbunden. Der Knoten K1 symbolisiert die Verbindungsleitung zwischen dem Transformator 2 und dem Leistungsschalter 3. Der Weg W1 entspricht dem Leistungsschalter 3. Die Sammelschiene 4 ist durch den Knoten K2 symbolisiert. Den beiden Leistungsschaltern 5, 6 sind jeweils die Wege W2, W3 angeordnet, die im Knoten K3, K4 enden, bei denen es sich um die Leitungen jeweils zwi schen den Leistungsschaltern 5, 8 bzw. 6, 9 handelt. Diese Leitungen sind gemäß Fig. 2 durch den Weg W4 miteinander verbunden. Die Knoten K3, K4 sind je durch die Wege W5, W6, die jeweils einen der Leistungs schalter 8, 9 symbolisieren, mit den Knoten K5, K6 verbunden, denen die Verbraucher 10, 11 entsprechen. Ein Weg Wx, z. B. einer der Wege W0 bis W6, wirkt immer bidirektional zwischen den zwei benachbarten Kno ten. Der Weg Wx ist gangbar, wenn der entsprechende Zweipol die Ei genschaft eines daran angeschlossenen Knotens auf den anderen über trägt. Sonst ist er nicht gangbar.The energy supply network shown in Fig. 1 can be represented schematically in the form of a node-path graph. The node K0 corresponds to the feed 1 and is connected via a path W0, which corresponds to the transformer 2 , to the node K1. The node K1 symbolizes the connecting line between the transformer 2 and the circuit breaker 3 . Path W1 corresponds to circuit breaker 3 . The busbar 4 is symbolized by the node K2. The two circuit breakers 5 , 6 each have the paths W2, W3 arranged which end in the node K3, K4, which are the lines between the circuit breakers 5 , 8 and 6 , 9 , respectively. These lines are shown in FIG. 2 connected to each other through the path W4. The nodes K3, K4 are each connected through the paths W5, W6, each of which symbolizes one of the power switches 8 , 9 , to the nodes K5, K6, to which the consumers 10 , 11 correspond. One way Wx, e.g. B. one of the paths W0 to W6, always acts bidirectionally between the two adjacent nodes. The path Wx is feasible if the corresponding dipole transmits the property of an attached node to the other. Otherwise it is not feasible.
Verschiedene Zweipole verhalten sich gegenüber den verschiedenen Ei genschaften, die durch prägende Knoten in das elektrische Netz gelan gen, sehr unterschiedlich. So überträgt z. B. ein Transformator die Ei genschaft "belastet", nicht aber die Eigenschaft "geerdet" gleicherma ßen.Different bipoles behave towards the different egg properties that enter the electrical network through formative nodes gen, very different. So z. B. a transformer the egg property "loaded", but not the property "grounded" equally eat.
Das elektrische Netz wird deshalb so oft nachgebildet, wie es unter schiedliche prägende Knoteneigenschaften gibt. Für die einzelnen prä genden Eigenschaften reduziert sich die Berechnung der Potentialver teilung im Netz auf eine Ja/Nein-Aussage für jede Eigenschaft an jedem Knoten. Der resultierende Potentialverlauf im Netz wird durch Überlage rung der verschiedenen Ja/Nein-Aussagen unter Beachtung von Domi nanzkriterien bestimmt, die für die prägenden Eigenschaften vorgegeben werden. Für jede prägende Eigenschaft wird das elektrische Netz durch ein neuronales Netz nachgebildet.The electrical network is therefore replicated as often as it is under there are various distinctive knot properties. For the individual pre The properties of the computation are reduced Sharing on the net for a yes / no statement for each property on everyone Node. The resulting potential curve in the network is determined by overlay The different yes / no statements taking Domi into account financial criteria determined, which are given for the defining properties will. The electrical network is used for each defining characteristic simulated a neural network.
Im folgenden wird das elektrische Netz für nur eine Eigenschaft be trachtet. Das binäre Netz wird auf folgende, im Zusammenhang mit der Fig. 2 erklärte, Weise gebildet. Jeder der Knoten K0 bis K6 wird durch ein binäres Neuron N0 bis N6 ersetzt. Jeder Weg zwischen zwei Knoten wird als synaptische Verbindung aufgebaut. Den Wegen W0 bis W6 ent sprechen die Verbindungen G0 bis G6. Prägende Knoten werden durch prägende Neuronen 1 nachgebildet.In the following, the electrical network is considered for only one property. The binary network is formed in the following manner, which was explained in connection with FIG. 2. Each of the nodes K0 to K6 is replaced by a binary neuron N0 to N6. Every path between two nodes is established as a synaptic connection. The paths G0 to G6 correspond to the paths W0 to W6. Formative nodes are simulated by formative neurons 1.
In Fig. 3 ist ein entsprechendes neuronales Netz dargestellt, wobei die Kreise Neuronen, die Rechtecke, synaptische Gewichte und die ovalen Flächen konstante Eingaben symbolisieren. Jeder Weg zwischen zwei Knoten wird als synaptische Verbindung aufgebaut, die in Fig. 3 mit G0 bis G6 bezeichnet sind. Wegen der Bidirektionalität der Wege ergibt sich hierdurch ein rekurrentes neuronales Netz mit symmetrischer Gewichtsmatrix. Die aktuellen Werte der synaptischen Gewichte entsprechen den Stellungen der Weg-Zweipole, wobei folgende Zuordnung besteht:A corresponding neural network is shown in FIG. 3, the circles symbolizing neurons, the rectangles, synaptic weights and the oval surfaces constant inputs. Each path between two nodes is set up as a synaptic connection, which is labeled G0 to G6 in FIG. 3. Because of the bidirectionality of the paths, this results in a recurrent neural network with a symmetrical weight matrix. The current values of the synaptic weights correspond to the positions of the way bipoles, whereby the following assignment exists:
Weg nicht gangbar <=< Zweipol geöffnet <=< Gewicht = 0
Weg gangbar <=< Zweipol geschlossen <=< Gewicht = 1.Path not feasible <= <two-pole open <= <weight = 0
Way feasible <= <two-pole closed <= <weight = 1.
Da die synaptischen Gewichte den jeweiligen Zweipolstellungen entspre chen, entfällt eine Trainingsphase, das neuronale Netz ist also durch diese Konstruktion ideal auf das zugrundeliegende elektrische Netz vor trainiert. Jedes binäre Neuron bildet das Skalarprodukt aus Gewichts vektor und Inputvektor und vergleicht es mit dem Schwellwert "1". Ist das Skalarprodukt größer oder gleich dieser Schwelle, so feuert das Neuron, gibt also eine "1" aus, ansonsten eine "0". Jedes prägende Neu ron (Äquivalent eines prägenden Knotens) der zu betrachtenden Eigen schaft feuert grundsätzlich immer, besitzt also eine zusätzliche synapti sche Verbindung mit Gewicht "1" zu einem konstanten Input "1".Since the synaptic weights correspond to the respective two-pole positions training period is omitted, so the neural network is through this construction ideally on the underlying electrical network trained. Every binary neuron forms the dot product of weight vector and input vector and compares it to the threshold "1". Is if the dot product is greater than or equal to this threshold, this will fire Neuron, therefore outputs a "1", otherwise a "0". Every formative new ron (equivalent of a formative node) of the eigen to be considered shaft always fires, so it has an additional synapti connection with weight "1" to a constant input "1".
Dieses symmetrische implizit vortrainierte Hopfield-Netz löst das Problem der Eigenschaftspropagation. Feuert ein Neuron, so hat der entspre chende Knoten die betrachtete Eigenschaft, sonst nicht. Wegen der Re kurrenz ergeben sich folgende Eigenschaften: Als rückgekoppeltes Netz konvergiert es iterativ gegen die richtige Lösung, wofür bei großen elektrischen Netzen eine gewisse Zeitspanne benötigt wird, d. h. die Be rechnungszeit ist abhängig vom Vermaschungsgrad des elektrischen Net zes.This symmetrical, implicitly pre-trained Hopfield network solves the problem property propagation. If a neuron fires, it corresponds the relevant property, otherwise not. Because of the Re The following characteristics result from the competition: As a feedback network it iteratively converges to the right solution, for which large electrical networks require a certain period of time, d. H. the Be the calculation time depends on the degree of meshing of the electrical network zes.
Das Hopfield-Netz wird erfindungsgemäß auf die im folgenden beschrie
bene Art in ein vorwärtsgekoppeltes neuronales Netz transformiert:
Zuerst werden die Neuronen des Hopfield-Netzes nach der Anzahl bidi
rektionaler synaptischer Verbindungen zu Nachbarneuronen klassifiziert.According to the invention, the Hopfield network is transformed into a feedforward neural network in the manner described below:
First, the neurons of the Hopfield network are classified according to the number of bidirectional synaptic connections to neighboring neurons.
Anzahl = 0 =< isoliertes Neuron.
Anzahl = 1 =< Randneuron.
Anzahl = 2 =< Transferneuron.
Anzahl <= 3 =< Verteilneuron.Number = 0 = <isolated neuron.
Number = 1 = <edge neuron.
Number = 2 = <transfer neuron.
Number <= 3 = <distribution neuron.
Alle Neuronen des Netzes werden in der Reihenfolge von kleinster Ver bindungsanzahl bis größter Verbindungsanzahl einem Transformations verfahren unterworfen, das das rekurrente Netz sukszessive reduziert und ein vorwärtsgekoppeltes Netz erzeugt. Das Verfahren endet, wenn das rekurrente Netz auf null reduziert ist.All neurons in the network are sorted in the order of smallest ver number of connections to the largest number of connections in a transformation subject to procedures that successively reduce the recurrent network and creates a feedforward network. The process ends when the recurrent network is reduced to zero.
Wenn die Anzahl synaptischer Verbindungen eines Neurons zu Nachbar neuronen null ist, kann das Neuron entweder prägend oder nicht prä gend sein. Ist das Neuron prägend, so feuert es immer und kann daher aus dem rekurrenten Netz rückwirkungsfrei entfernt werden. Ein nicht prägendes Neuron feuert nie und kann daher ebenfalls aus dem rekur renten Netz entfernt werden.If the number of synaptic connections from a neuron to its neighbor neurons is zero, the neuron can either form or not be enough. If the neuron is formative, it always fires and can therefore be removed from the recurrent network without retroactive effect. A not formative neuron never fires and can therefore also from the recur pension network are removed.
Wenn die Anzahl bidirektionaler synaptischer Verbindungen eines Neu rons zu Nachbarneuronen eins ist, wird eine Umwandlung des neurona len Netzes durchgeführt. Diese Umwandlung wird anhand der Fig. 4a und 4b näher erläutert. Das mit Nx-bezeichnete Neuron, ein sog. Rand neuron, hat nur eine bidirektionale Verbindung mit dem Gewicht Gx zu einem Nachbarneuron Nn, das auf beliebige Weise mit dem rekurrenten restlichen Teil des Netzes Nr verbunden ist.If the number of bidirectional synaptic connections from a neuron to neighboring neurons is one, the neural network is converted. This conversion is explained in more detail with reference to FIGS. 4a and 4b. The neuron denoted N x , a so-called edge neuron, has only a bidirectional connection with the weight G x to a neighboring neuron N n , which is connected in any way to the recurrent remaining part of the network N r .
Das ursprüngliche Neuron Nx wird gem. Fig. 4b durch ein zusätzliches Neuron nx ersetzt, welches über das gleiche Gewicht Gx an das einzige Nachbarneuron Nn vorwärtsgekoppelt wird. Das Ergebnis des rekurren ten Restnetzes wird ebenfalls vorwärtsgekoppelt über das gleiche Ge wicht Gx an ein nachgeschaltetes Neuron Nx′ weitergegeben. Es entsteht hierbei ein dem rekurrenten Restnetz vor- und nachgelagertes lineares binäres neuronales Netz. Am Neuron Nx′ sind die Zustände des ursprünglichen Neurons Nx verfügbar. Dabei bleiben die Lösungseigenschaften erhalten, die Rechenzeit wird durch Reduktion des rekurrenten Netzes verkleinert.The original neuron N x is gem. Fig. 4b by an additional neuron n x replaced, which is fed forward on the same weight G x at the only neighbor neuron N n. The result of the recurrent residual network is also fed forward via the same weight G x to a downstream neuron N x '. This creates a linear binary neural network upstream and downstream of the recurrent residual network. The states of the original neuron N x are available on the neuron N x ′. The solution properties are retained, the computing time is reduced by reducing the recurrent network.
Bei zwei synaptischen Verbindungen eines Neurons zu Nachbarneuronen sind zwei Fälle zu unterscheiden. Im ersten Fall haben die Nachbarneu ronen keine direkte synaptische Verbindung untereinander. Im zweiten Fall besteht eine direkte synaptische Verbindung zwischen den Nachbar neuronen.With two synaptic connections of a neuron to neighboring neurons there are two different cases. In the first case, the neighbors have new ones no direct synaptic connection between them. In the second In this case there is a direct synaptic connection between the neighbors neurons.
Der erste Fall wird im folgenden anhand der Fig. 5a und 5b beschrie ben. Es sei ein Neuron Ny, ein sog. Transferneuron, über die beiden bi direktionalen synaptischen Verbindungen mit den Gewichten Ga und Gb mit je einem Nachbarneuron Na und Nb verbunden. Die beiden Nachbar neuronen Na, Nb sind mit dem rekurrenten Restnetz Nr′ auf eine nicht näher dargestellte Weise verbunden.The first case is described below with reference to FIGS. 5a and 5b. It is a neuron N y , a so-called transfer neuron, connected via the two bi-directional synaptic connections with the weights G a and G b to a neighboring neuron N a and N b . The two neighboring neurons N a , N b are connected to the recurrent residual network N r 'in a manner not shown.
Bei der Umwandlung wird, wie aus Fig. 5b hervorgeht, das ursprüngli che Neuron Ny durch ein zusätzliches Neuron ny ersetzt, welches über die gleichen Gewichte Ga und Gb an die beiden Nachbarneuronen Na, Nb vorwärtsgekoppelt wird. Die beiden Nachbarneuronen Na und Nb, die zu dem rekurrenten Restnetz Nr gehören, werden ebenfalls über die glei chen Gewichte Ga und Gb an ein Neuron Ny′ vorwärtsgekoppelt. Außerdem erhalten sie eine neue bidirektionale synaptische Verbindung untereinander, deren Gewicht durch ein Hilfsneuron Hy berechnet wird. Das rekurrente Restnetz enthält das Neuron Ny nicht mehr. Das Gesamtnetz wurde um zwei zusätzliche Neuronen ny und Hy erweitert. Die vor- und nach gelagerten Teilnetze sowie das Hilfsnetz sind linear.During the conversion, as can be seen from FIG. 5b, the original neuron N y is replaced by an additional neuron n y , which is coupled forward to the two neighboring neurons N a , N b via the same weights G a and G b . The two neighboring neurons N a and N b , which belong to the recurrent residual network N r , are also coupled to a neuron N y 'via the same weights G a and G b . They also receive a new bi-directional synaptic connection, the weight of which is calculated by an auxiliary neuron H y . The recurrent residual network no longer contains the neuron N y . The overall network was expanded by two additional neurons n y and H y . The upstream and downstream subnets and the auxiliary network are linear.
Das Hilfsneuron berechnet anhand der Gewichte Ga und Gb, die je zur Hälfte bewertet werden, das Gewicht Gy. Am Neuron Ny′ sind die Zu stände des ursprünglichen Neurons Ny abgreifbar.The auxiliary neuron calculates the weight G y based on the weights G a and G b , which are each evaluated in half. At the neuron N y 'the states of the original neuron N y can be tapped.
Anhand der Fig. 6a, b wird die Transformation von Neuronen mit zwei synaptischen Verbindungen zu Nachbarneuronen beschrieben, die eben falls untereinander direkte synaptische Verbindungen haben.The transformation of neurons with two synaptic connections to neighboring neurons is described with reference to FIGS. 6a, b, which also have direct synaptic connections with one another.
Ein mit Nz bezeichnetes Neuron, ein sog. Transferneuron gem. Fig. 6a, ist bidirektional über synaptische Gewichte Ga′, Gb′ mit Nachbarneuronen Na′, Nb′ verbunden, die direkt miteinander bidirektional synaptisch ent sprechend dem Gewicht Gab verbunden sind. Die Verbindung der Nach barneuronen Na′, Nb′ mit dem rekurrenten Restnetz Nr′′ bleibt in der entsprechenden Art erhalten.A neuron labeled N z , a so-called transfer neuron according to Fig. 6a, is bidirectionally connected via synaptic weights G a ', G b ' with neighboring neurons N a ', N b ', which are directly connected to each other bidirectionally synaptically accordingly the weight G from . The connection of the post bar neurons N a ', N b ' with the recurrent residual network N r '' is retained in the corresponding manner.
Zur Transformation wird, gem. Fig. 6b, das ursprüngliche Neuron Nz durch ein zusätzliches Neuron nz ersetzt, welches über die gleichen Ge wichte Ga′ und Gb′ an die beiden Nachbarneuronen Na′, Nb′ vorwärtsge koppelt wird. Die beiden Nachbarneuronen Na′ und Nb′, die zu dem re kurrenten Restnetz Nr′′ gehören, werden ebenfalls über die gleichen Ge wichte Ga′ und Gb′ an ein Neuron Nz′ vorwärtsgekoppelt. Außerdem wird das bidirektionale Gewicht Gab zwischen Neuron Na′ und Nb′ durch das Gewicht Gz ersetzt, welches durch ein Hilfsneuron Hz berechnet wird. Das rekurrente Restnetz enthält das Neuron Nz nicht mehr. Das Gesamtnetz wurde um zwei zusätzliche Neuronen nz und Hz erweitert. Die vor- und nach gelagerten Teilnetze sowie das Hilfsnetz sind linear.According to. Fig. 6b, the original neuron N z replaced by an additional neuron n z , which is coupled over the same Ge weights G a 'and G b ' to the two neighboring neurons N a ', N b '. The two neighboring neurons N a 'and N b ', which belong to the re-competing residual network N r '', are also coupled via the same weights G a 'and G b ' to a neuron N z '. In addition, the bidirectional weight G ab between neuron N a 'and N b ' is replaced by the weight G z , which is calculated by an auxiliary neuron H z . The recurrent residual network no longer contains the neuron N z . The overall network was expanded by two additional neurons n z and H z . The upstream and downstream subnets and the auxiliary network are linear.
Das Hilfsneuron Hz berechnet das synaptische Gewicht Gz aus den syn aptischen Gewichten Gab das mit eins multipliziert wird, und aus den Gewichten Ga′, Gb′, die je mit 1/2 multipliziert werden.The auxiliary neuron H z calculates the synaptic weight G z from the syn aptic weights G ab, which is multiplied by one, and from the weights G a ′, G b ′, which are each multiplied by 1/2.
Falls ein Neuron mehr als zwei synaptische Verbindungen zu Nachbar neuronen hat, wird eine Transformation jeweils auf der Grundlage der oben beschriebenen Transformation von zwei synaptischen Verbindungen ausgeführt. Dabei wird jede synaptische Verbindung zu einem Nachbar neuron getrennt behandelt bzw. transformiert, d. h. es werden z. B. bei drei Verbindungen jeweils drei Transformationen durchgeführt.If a neuron has more than two synaptic connections to its neighbor has a transformation based on each of the neurons Transformation of two synaptic connections described above executed. Every synaptic connection becomes a neighbor neuron treated or transformed separately, d. H. z. B. at three connections each performed three transformations.
Die oben beschriebenen Transformationen können, müssen aber nicht für jeweils alle Rand-, Transfer- und Verteilneuronen durchgeführt werden. Bei einer vollständigen Transformation erhält man ein vorwärtsgekop peltes binäres neuronales Netz, das in folgende drei Teilnetze struktu riert ist:The transformations described above can, but do not have to, for all edge, transfer and distribution neurons are performed. With a complete transformation you get a forward cop peltes binary neural network, which is structured into the following three subnets is:
- 1. Ein Hilfsgewichtsnetz, das zusätzliche synaptische Ge wichte aus bekannten Gewichten berechnet.1. An auxiliary weight network, the additional synaptic Ge weights calculated from known weights.
- 2. Ein vorgelagertes Netz.2. An upstream network.
- 3. Ein nachgelagertes Netz, an dessen Neuronen das Gesamt ergebnis abgenommen werden kann.3. A downstream network, on whose neurons the whole result can be decreased.
Dieses transformierte Netz ist vollständig bestimmt aus der Topologie des elektrischen Netzes. Ein -derartiges neuronales Netz ist in Fig. 7 darge stellt und mit 12 bezeichnet. Die Gewichte des Netzes 12 sind berechnet oder ergeben sich aus den Zweipolstellungen, die als Eingaben die Ge wichte der synaptischen Eingänge von Neuronen bestimmen. Die Einga ben sind in Fig. 7 pauschal mit 13 bezeichnet. Die in Fig. 7 pauschal mit 14 bezeichneten Ausgänge werden von den Neuronen des nachgelagerten Netzes zur Verfügung gestellt und stellen die aktuellen Potentiale der Netzknoten dar. This transformed network is completely determined from the topology of the electrical network. Such a neural network is shown in FIG. 7 and is designated by 12 . The weights of the network 12 are calculated or result from the two-pole positions, which determine the weights of the synaptic inputs of neurons as inputs. The inputs are generally designated 13 in FIG. 7. The outputs 14 generally designated in FIG. 7 are made available by the neurons of the downstream network and represent the current potentials of the network nodes.
Das neuronale Netz 14 benötigt keine Trainingsphase, es zeigt kein In itialisierungsverhalten und arbeitet nicht inkrementell. Es kommt ohne jede Rekursivität aus und ermittelt die Propagation einer prägenden Ei genschaft in optimal kurzer Zeit. Das Ergebnis ist jederzeit exakt.The neural network 14 does not require a training phase, it shows no initialization behavior and does not work incrementally. It does not require any recursiveness and determines the propagation of a formative property in an optimally short time. The result is exact at all times.
Das neuronale Netz 14 kann hardware- oder softwaremäßig realisiert werden. Die erzielbaren Vorteile sind im folgenden nochmals erwähnt:The neural network 14 can be implemented in hardware or software. The achievable advantages are mentioned again below:
- - Die Berechnungszeit ist nahezu linear von der Netzgröße abhängig.- The calculation time is almost linear from the network size dependent.
- - Das Lösungsverfahren (neuronales Netz) ist paralleli sierbar.- The solution method (neural network) is parallel sizable.
- - Das neuronale Netz ermittelt das Ergebnis nicht-inkremen tell. In Störfällen können viele Schalterstellungsände rungen gesammelt und dann gemeinsam bearbeitet werden.- The neural network determines the result non-incrementally tell. In the event of a malfunction, many switch positions can change collected and then worked together.
- - Die Initialisierungsphase entfällt.- The initialization phase is omitted.
- - Das neuronale Netz ermittelt Ergebnisse in Echtzeit auch für sehr große elektrische Netze.- The neural network also determines results in real time for very large electrical networks.
- - Das neuronale Netz läßt sich auf spezieller neuronaler Hardware quasi "beliebig" beschleunigen.- The neural network can be based on a special neural Accelerate hardware "as you like".
Es wurde oben bereits erwähnt, daß das Netz so oft nachgebildet wird, wie es unterschiedliche prägende Eigenschaften gibt. Die Fig. 8 zeigt einen topologischen Netzknoten 15, der eine Reihe von Eigenschaften ha ben kann, die mit E0, E1, E2, E3. . .En bezeichnet sind. Die Eigenschaften E0 bis E3 werden oben ebenfalls bereits beschrieben. Diese Eigenschaf ten werden z. B. auf zwei Wegen 16, 17, die mit dem Netzknoten 15 ver bunden sind, weiterverbreitet.It has already been mentioned above that the network is reproduced as often as there are different characteristics. FIG. 8 shows a topological network node 15 which can have a number of properties which are associated with E0, E1, E2, E3. . .En are designated. The properties E0 to E3 are also already described above. These properties are z. B. spread on two routes 16 , 17 , which are connected to the network node 15 ver.
In Fig. 9 sind zwei Knoten 18, 19 dargestellt, die über einen Weg 20 verbunden sind, der dies verschiedenen prägenden Eigenschaften E0 bis En aufweisen kann. Das Potential eines elektrischen Netzknotens hängt von seiner Verbindung mit einem prägenden Netzknoten ab.In Fig. 9 two nodes 18 , 19 are shown, which are connected via a path 20 , which can have different defining properties E0 to En. The potential of an electrical network node depends on its connection to a formative network node.
So kann z. B. ein Netzknoten gleichzeitig mit einemSo z. B. a network node simultaneously with one
- - prägenden Knoten: Einspeisung durch Generator 1 (20 kV)- Formative node: feed by generator 1 (20 kV)
- - prägenden Knoten: Einspeisung durch Generator 2 (20 kV)- Formative node: feed through generator 2 (20 kV)
- - prägenden Knoten: Last- formative knot: load
verbunden sein. be connected.
Dieser elektrische Netzknoten weist dann die EigenschaftenThis electrical network node then has the properties
- - Potential 20 kV, gespeist durch Generator 1 (Eigenschaft E2)- Potential 20 kV, fed by generator 1 (Property E2)
- - Potential 20 kV, gespeist durch Generatur 2 (Eigenschaft E3)- Potential 20 kV, powered by generation 2 (Property E3)
- - belastet (Eigenschaft E1)- charged (property E1)
auf.on.
Dies wird zu der Gesamtaussage:This becomes the overall message:
- - Sicher versorgte Last auf Potential 20 kV -- Safe supplied load at potential 20 kV -
kombiniert.combined.
Die Tatsache, ob ein bestimmter Knoten mit einem prägenden Knoten ei ner bestimmten Eigenschaft verbunden oder nicht verbunden ist, ist un abhängig davon, ob auch noch Verbindungen zu anderen prägenden Knoten mit anderen Eigenschaften bestehen.The fact whether a certain knot has a formative knot connected or not connected to a certain property is un depending on whether there are also connections to other formative There are nodes with different properties.
Daher ist es möglich, die Verteilung aller Eigenschaften prägender Kno ten im elektrischen Netz dadurch zu bestimmen, daß man die Verteilung jeder einzelnen Eigenschaft im Netz voneinander unabhängig bestimmt und dann in einer Gesamtaussage vereinigt, welche die Teilaussagen kombiniert und prioritätsmäßig wichtet.It is therefore possible to kno the distribution of all characteristics defining ten in the electrical network by determining the distribution each individual property in the network is determined independently of one another and then combined into one overall statement, which is the partial statements combined and weighted according to priority.
So ist dann für jeden Netzknoten und jede Eigenschaft eine Ja/Nein-Aussage zu ermitteln, die mit Hilfe binärer Neuronen durchgeführt wird.So there is a yes / no statement for each network node and each property to determine, which is carried out with the help of binary neurons.
Daher wird das elektrische Netz durch N neuronale Netze modelliert, die für jede elektrische Eigenschaft unabhängig voneinander Ja/Nein-Aussa gen für jeden Knoten bestimmen. Hierbei ist N die Anzahl unterschiedli cher Eigenschaften. Ein derartiges neuronales Netz 21 ist in Fig. 10 dargestellt. Die unabhängig ermittelten Ergebnisse der einen Knoten re präsentierenden N binären Neuronen werden dann zu einer Gesamtaus sage zusammengefaßt, die, wie oben erwähnt, von der Priorität der Ei genschaften abhängt, die wiederum durch die physikalischen Gegeben heiten der jeweiligen Eigenschaft bestimmt ist. Die Priorität ist demnach vorgegeben.Therefore, the electrical network is modeled by N neural networks that determine yes / no statements for each node independently of each other for each electrical property. Here N is the number of different properties. Such a neural network 21 is shown in FIG. 10. The independently ascertained results of the N binary neurons presenting a node are then combined to form a total statement which, as mentioned above, depends on the priority of the properties, which in turn is determined by the physical conditions of the respective property. The priority is therefore given.
Claims (6)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19518030A DE19518030C1 (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Arrangement and method for determining the operating states of an electrical power supply network |
EP96914197A EP0826259A1 (en) | 1995-05-17 | 1996-05-10 | Process and system for determining the states of operation of an electric energy supply network |
PCT/EP1996/002005 WO1996037028A1 (en) | 1995-05-17 | 1996-05-10 | Process and system for determining the states of operation of an electric energy supply network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19518030A DE19518030C1 (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Arrangement and method for determining the operating states of an electrical power supply network |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19518030C1 true DE19518030C1 (en) | 1996-10-10 |
Family
ID=7762104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19518030A Expired - Fee Related DE19518030C1 (en) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | Arrangement and method for determining the operating states of an electrical power supply network |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0826259A1 (en) |
DE (1) | DE19518030C1 (en) |
WO (1) | WO1996037028A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102946098B (en) * | 2012-10-23 | 2014-06-04 | 四川大学 | Active splitting method of electrical power system based on network topologic clustering |
CN112666423B (en) * | 2020-12-03 | 2021-08-17 | 广州电力通信网络有限公司 | Testing device for power communication network |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02136034A (en) * | 1988-11-16 | 1990-05-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Optimal power load distribution system by neural network |
DE3812072C3 (en) * | 1988-04-12 | 1993-09-30 | Licentia Gmbh | Procedure for switching error-protected actuation of the switchgear of a switchgear |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8900425A (en) * | 1989-02-21 | 1990-09-17 | Rijksuniversiteit | INFORMATION PROCESSING MODULE AND AN INFORMATION PROCESSING NETWORK CONTAINING NUMBER OF THESE MODULES. |
DE58908193D1 (en) * | 1989-05-19 | 1994-09-15 | Siemens Ag | Method and network arrangement for obtaining the gradient of the output signals of a given network for processing discrete-time signals with regard to the network parameters. |
US5167006A (en) * | 1989-12-29 | 1992-11-24 | Ricoh Company, Ltd. | Neuron unit, neural network and signal processing method |
FR2656791B1 (en) * | 1990-01-08 | 1996-12-13 | Electricite De France | PROCESS FOR TREATING DENTAL OR OSTEO-ARTICULAR SURFACES, DEVICES FOR ITS IMPLEMENTATION. |
-
1995
- 1995-05-17 DE DE19518030A patent/DE19518030C1/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-05-10 WO PCT/EP1996/002005 patent/WO1996037028A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-05-10 EP EP96914197A patent/EP0826259A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3812072C3 (en) * | 1988-04-12 | 1993-09-30 | Licentia Gmbh | Procedure for switching error-protected actuation of the switchgear of a switchgear |
JPH02136034A (en) * | 1988-11-16 | 1990-05-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Optimal power load distribution system by neural network |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 07-107667 A. In: Patent Abstracts of Japan (CD-ROM) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0826259A1 (en) | 1998-03-04 |
WO1996037028A1 (en) | 1996-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10196372B3 (en) | Adaptive feedback / feedforward PID controller | |
DE102018125728B3 (en) | Method and system for parallel switching table optimization for multilevel converters | |
DE4143073A1 (en) | MULTI-LAYER NEURONAL NETWORK | |
DE112016003245T5 (en) | Resistive processing unit | |
DE112016000102B4 (en) | Matrix method for the automatic determination of the logic of the last breaker | |
WO1990011564A1 (en) | Network for storing and processing signals | |
DE4333260C2 (en) | Method for generating an excitation signal | |
DE19503147A1 (en) | Formation circuit for neural network chaos | |
DE19518030C1 (en) | Arrangement and method for determining the operating states of an electrical power supply network | |
DE4433406C1 (en) | Remotely operated protection device | |
DE10139682A1 (en) | Method for generating neural networks | |
EP1217300A1 (en) | Process and apparatus for operating a technical system comprising plural components, in particular a combustion system of a power plant | |
EP1069518B1 (en) | Calculation and visual representation of voltage states in an electrical switching graph | |
EP4012864B1 (en) | Safety device and method for monitoring an electrical energy supply network | |
DE3609925C2 (en) | ||
WO1995009464A1 (en) | Method of generating fault signals indicating the nature of a fault in an electrical power-supply network to be monitored | |
EP0671027B1 (en) | Process for defining the application-dependent logic of a freely programmable sequential logic system, device for implementing this process and device for operating a control system using a program thus defined | |
EP1289095A1 (en) | Electric energy regulation system and method for regulating electric state values and/or parameters in a current line | |
DE102015115957A1 (en) | Method for minimizing the network feedback of a PV park, inverter and PV park | |
EP3637572A1 (en) | Method for operating an electric transmission network | |
DE3941052C1 (en) | ||
EP1069517A1 (en) | Visual description of voltage states in an electrical switching graph | |
EP1217486A1 (en) | Method for maintenance planning of technical installations | |
DE10343344B4 (en) | Method for testing an electrical circuit | |
EP3981053B1 (en) | Method and control device for operating a converter-based grid unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: REPAS AEG AUTOMATION GMBH, 28211 BREMEN, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |