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基于改进停电序列多状态模型的新型配电系统故障恢复方案解析优选方法

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电网技术 2023年第2期47卷 473-481页

作者：闫涛李蕊刘伟盛万兴孟晓丽中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

新能源不确定性引发的场景维数灾是新型配电系统优化分析的核心问题,但穷举搜索运算量大且耗时过长,随机优化则存在局部最优与收敛困难两大难题。鉴于此,提出了一种基于改进停电序列多状态模型的新型配电系统故障恢复方案解析优选方法,... 详细信息

新能源不确定性引发的场景维数灾是新型配电系统优化分析的核心问题,但穷举搜索运算量大且耗时过长,随机优化则存在局部最优与收敛困难两大难题。鉴于此,提出了一种基于改进停电序列多状态模型的新型配电系统故障恢复方案解析优选方法,可通过降低时间复杂度来解决场景维数灾。首先,建立了源荷储多状态模型及其耦合运行状态矩阵;然后,改进停电序列多状态模型并给出了状态概率计算方法;最后,提出了新型配电系统的故障恢复解析优选算法。算例分析中,所提方法不仅能在15min内完成千垓级(1023)场景的方案解析评估,而且比穷举搜索和随机优化具有更明显的算法性能优势。此外,算例还分析了源荷储状态的离散程度对算法精度和计算速度的影响。

关键词：新型配电系统故障恢复方案解析优选改进停电序列多状态模型

电力人工智能技术理论基础与发展展望(一):假设分析与应用范式

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中国电机工程学报 2023年第8期43卷 2877-2890页

作者：韩笑郭剑波蒲天骄傅凯乔骥王新迎中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

人工智能(artificial intelligence,AI)正在成为构建“双碳”目标下新型电力系统的重要支撑技术。当前,人工智能在电力行业不同场景应用过程中表现出了不同的适用性与性能水平,这既源于人工智能算法本身的基础假设与固有局限,也源于电... 详细信息

人工智能(artificial intelligence,AI)正在成为构建“双碳”目标下新型电力系统的重要支撑技术。当前,人工智能在电力行业不同场景应用过程中表现出了不同的适用性与性能水平,这既源于人工智能算法本身的基础假设与固有局限,也源于电力系统不同应用场景的需求。针对以上问题,总结提出4种电力人工智能应用范式,即深度连接、符号知识、行为强化与集成智能,分析其核心算法的基础假设及因假设所带来的局限,匹配适用的电力应用场景特征与需求,并梳理目前性能表现较好的具体算法及相应技术指标。进一步,指出当前电力人工智能发展存在的共性技术瓶颈,即可信伦理、数据分布与进化迁移等。针对以上技术瓶颈,提出数据知识融合驱动机制、平行互动机制以及模型进化机制等3种解决机制。在后续文章中将详细剖析这3种机制,提出更加系统化的电力人工智能技术发展模式,以有效提升电力人工智能的自组织、自协同、自学习与自进化能力。

关键词：电力人工智能应用范式模型性能驱动机制

人在回路的电网调控混合增强智能初探:基本概念与研究框架

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中国电机工程学报 2023年第1期43卷 1-14页

作者：乔骥郭剑波范士雄黄彦浩尚宇炜中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

大电网是典型的复杂系统,具有开放性、不确定性、脆弱性及多因素高度耦合等特征,随着我国新型电力系统的逐步建设,整个系统的规模和复杂性达到前所未有的高度。传统电网调控难以适应在新形势下大电网安全稳定运行面临的严峻挑战,需要引... 详细信息

大电网是典型的复杂系统,具有开放性、不确定性、脆弱性及多因素高度耦合等特征,随着我国新型电力系统的逐步建设,整个系统的规模和复杂性达到前所未有的高度。传统电网调控难以适应在新形势下大电网安全稳定运行面临的严峻挑战,需要引入人工智能技术,以提升分析和决策的效率和效果。为降低人工智能存在的应用风险、促进人工智能的能力进化,提出人在回路的混合增强智能电网调控的基本概念与研究框架,以及混合增强需要遵循的主要原则与总体研究思路。在此基础上,探讨人机任务分配、人机可解释交互、人类可介入学习、多人机协同以及混合智能趋优进化等关键技术,提出相应的研究方案和需要突破的难点,并设计人机协同混合增强调控的应用场景,为开展人在回路混合增强智能调控的系统性研究奠定基础。

关键词：混合增强人在回路电网调控机器学习人机协同

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有载分接开关高效切换试验技术研究

中国电机工程学报 2023年第24期43卷 9752-9762页

作者：汪可王若溪李刚王宇轩张书琦李鹏李戈琦中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

切换试验是考核有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)长期运行可靠性的重要试验项目之一。为解决现有切换试验回路试验周期长、试验成本高等问题,该文开展OLTC高效切换试验技术研究。首先,提出一种满足多台OLTC切换的切换试验回路,... 详细信息

切换试验是考核有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)长期运行可靠性的重要试验项目之一。为解决现有切换试验回路试验周期长、试验成本高等问题,该文开展OLTC高效切换试验技术研究。首先,提出一种满足多台OLTC切换的切换试验回路,分析回路参数对试验结果的影响;其次,基于ATP-EMTP进行不同OLTC数量和不同试验方案的仿真分析,提出高效切换试验的试验方案。最后,采用2台不同类型OLTC,按照“一前一后”切换的试验方案,对切换试验回路进行验证。结果表明,该试验回路在多台OLTC进行切换试验时也能满足试验条件,达到了OLTC高效切换试验的需求,可为OLTC高效切换试验提供有益参考。

关键词：有载分接开关切换试验高效试验方法电磁暂态仿真 ATP-EMTP

基于广域支路响应的功角稳定态势区段划分及多级主动防御

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电网技术 2023年第10期47卷 4046-4055页

作者：郑超孙华东李亚楼中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

大扰动冲击后,连续监测系统功角稳定性变化态势,并适时实施主动控制降低失稳威胁或限制扰动波及范围,对保障电网安全稳定运行具有重要意义。该文首先针对功角失稳进程中机组δ-P_(g)和δ-Δf_(g)响应轨迹,分析明确了可表征稳定态势的特... 详细信息

大扰动冲击后,连续监测系统功角稳定性变化态势,并适时实施主动控制降低失稳威胁或限制扰动波及范围,对保障电网安全稳定运行具有重要意义。该文首先针对功角失稳进程中机组δ-P_(g)和δ-Δf_(g)响应轨迹,分析明确了可表征稳定态势的特征状态点,以及机网暂态响应之间的关联关系;在此基础上,提出了基于关键支路Δθ_(k)-P_(k)和Δθ_(k)-Δf_(k)响应轨迹的安全区、警戒区、紧急区和失稳区等4个不同功角稳定水平的区段划分判据,可指导相应主动校正控制、主动追加控制和主动解列控制策略的决策;面向IEEE标准测试系统的仿真结果,验证了功角稳定态势区段划分的正确性和主动控制的有效性。

关键词：功角稳定稳定态势支路暂态输电能力关键支路稳定区段划分主动控制

面向电力系统智能分析的机器学习可解释性方法研究(一):基本概念与框架

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中国电机工程学报 2023年第23期43卷 7010-7029页

作者：蒲天骄乔骥赵紫璇赵鹏中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

机器学习的可解释性是其在电力系统领域安全、可靠应用的关键环节与重要基础之一。针对电力系统智能分析的机器学习模型可解释性方法进行初步探讨。首先,阐述了机器学习模型可解释性的基本概念、数学描述与相关评价维度;之后,梳理了实... 详细信息

机器学习的可解释性是其在电力系统领域安全、可靠应用的关键环节与重要基础之一。针对电力系统智能分析的机器学习模型可解释性方法进行初步探讨。首先,阐述了机器学习模型可解释性的基本概念、数学描述与相关评价维度;之后,梳理了实现机器学习可解释的整体思路与技术路线,将可解释方法分为建模前解释、训练后解释与模型自解释3大类,并对其在模型诊断、安全评估、数据纠偏、知识发现等场景的应用进行了分析;最后,对目前电力智能分析的机器学习可解释性研究面临的挑战进行了展望。

关键词：机器学习可解释性电力系统智能分析人机交互人工智能(AI)应用安全

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暂态功角多群失稳机制及基于广域支路响应的阻断控制

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电网技术 2023年第2期47卷 722-730页

作者：郑超孙华东牛振波中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

暂态功角稳定存在三群失稳和多群失稳模式,一旦发生电网崩溃垮网的风险极大。首先建立了三机群等值机互联模型,揭示了两群失稳模式发生后领先机群与滞后机群功角摆幅增大过程中,中间机群电磁功率输出特性及演进为三群失稳模式的机制;其... 详细信息

暂态功角稳定存在三群失稳和多群失稳模式,一旦发生电网崩溃垮网的风险极大。首先建立了三机群等值机互联模型,揭示了两群失稳模式发生后领先机群与滞后机群功角摆幅增大过程中,中间机群电磁功率输出特性及演进为三群失稳模式的机制;其次,解析了三群失稳模式下网络节点电压幅值与相位的分布规律以及电压零值点迁移特征,分析了多群失稳模式演变过程;再次,基于支路暂态输电能力指数识别关键支路,并结合其响应特征,提出了阻断三群、多群失稳模式的主动解列控制和解列后的恢复控制策略。面向多集群水电外送系统以及严重故障扰动,仿真验证了阻断控制及恢复控制的有效性。

关键词：功角稳定多群失稳模式广域支路响应支路暂态输电能力关键支路阻断控制恢复控制

电力人工智能技术理论基础与发展展望(二):自主学习与应用初探

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中国电机工程学报 2023年第10期43卷 3705-3717页

作者：蒲天骄张中浩谈元鹏莫文昊郭剑波中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

电力人工智能技术不断取得突破的同时,实际应用中也面临诸多挑战,在电力人工智能的假设分析与应用范式研究基础上,探索电力人工智能自主学习的创新应用模式。首先,针对电力人工智能研究中存在的可信伦理、数据分布与进化迁移等瓶颈,提... 详细信息

电力人工智能技术不断取得突破的同时,实际应用中也面临诸多挑战,在电力人工智能的假设分析与应用范式研究基础上,探索电力人工智能自主学习的创新应用模式。首先,针对电力人工智能研究中存在的可信伦理、数据分布与进化迁移等瓶颈,提出并详细阐述数据知识融合、平行互动、模型进化三大机制;进而,基于生物脑认知原理,提出适用于电力领域人工智能应用的意识引导的自主学习技术,通过构建电力领域机器意识引导算法进行模型构建、数据组织、训练调优等自主学习应用,解决规则复杂、数据价值低、场景泛化等情况下的电力人工智能模型训练优化难题;最后,在设备运维检修领域开展应用探索,通过意识引导知识、数据、任务的理解分析,构建面向复杂运维检修任务端到端算法生成的智能应用。

关键词：电力人工智能意识引导类脑智能自主学习驱动机制

基于Lawson算法的电力系统运行方式规则自动生成方法

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中国电机工程学报 2023年第21期43卷 8171-8181页

作者：刘佳霖严剑峰史东宇吴倩红杨晓东中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

电力系统运行方式计算是电网调控运行的重要依据。当前运行方式规则均依靠人工制定,在新型电力系统复杂多变的运行场景下,人工制定效率是制约电网安全经济运行的关键问题之一。为此,该文提出一种基于Lawson算法的电力系统运行方式规则... 详细信息

电力系统运行方式计算是电网调控运行的重要依据。当前运行方式规则均依靠人工制定,在新型电力系统复杂多变的运行场景下,人工制定效率是制约电网安全经济运行的关键问题之一。为此,该文提出一种基于Lawson算法的电力系统运行方式规则自动生成方法。首先,提出仿真样本空间描述方法,采用断面功率外空间与稳定特征内空间相结合的方法,定量描述样本的安全运行特点。然后,基于Lawson算法搜索得到电网安全运行区域样本,实现样本在断面功率外空间中与失稳样本分离开的目标,为制定运行方式规则提供有效样本集。最后,利用断面功率超平面方程组描述完整的电网安全运行区域,进一步利用断面功率空间立方体反映断面功率运行限额,生成断面功率空间立方体组形式的运行方式规则。以IEEE-39节点系统和我国某区域电网系统算例验证该文方法。算例分析结果表明,所提方法可根据调度人员需求生成任意断面的功率控制规则,大幅度提高规则制定效率。

关键词：电力系统运行方式规则自动生成 Lawson算法电网安全运行区域超平面方程