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【双高榜单】“人工智能技术在电力系统中的应用”方向高下载、高被引论文榜单揭晓

【双高榜单】“人工智能技术在电力系统中的应用”方向高下载、高被引论文榜单揭晓

编者按

随着新型电力系统的加快建设,源网荷储各环节的运行复杂度与日俱增。为应对高比例新能源并网带来的强不确定性,行业正全面推进数智化转型。当前,电力人工智能(AI)及大语言模型相关技术正迎来快速发展期,从单点技术突破快速走向全环节规模化落地,正深刻重塑电力系统的运行调控逻辑。一方面,传统调控手段已难以适配高比例新能源的强波动特性,对电力系统安全与经济运行构成新的压力;另一方面,AI技术凭借强大的数据感知、实时决策与自主学习能力,为新型电力系统建设提供了全新解决方案。如何通过AI技术破解模型黑箱瓶颈,让AI算法深度适配电力系统高安全要求,赋能预测、调控、故障诊断全环节,支撑新型电力系统的高效运行,已成为亟待解决的关键问题。为推动电力AI领域的深入研究和发展,小编整理了《电力系统自动化》近两年发出的该方向的高影响力文章,以期为相关领域研究学者提供参考,欢迎品读!

“人工智能技术在电力系统中的应用”方向“双高”榜单

▼点击下方题目即可阅读原文▼

01

标题: 电力人工智能的演变与展望——从专业智能走向通用智能

作者: 李鹏,余涛,李立浧,张孝顺,潘振宁,黄文琦,黄展鸿

单位: 南方电网新型电力系统(北京)研究院有限公司,华南理工大学电力学院,中国南方电网有限责任公司,东北大学佛山研究生创新学院

摘要:

新型电力系统快速发展背景下,海量多源异构信息与多类型业务深度耦合,电力系统运行面临着强复杂性、随机性等挑战。同时,加快构建灵活智能的新型电力系统是能源发展的重要战略,亟须形成具备智慧性、自适应性、安全性的电力人工智能技术体系,推动新型电力系统智能化转型发展。文中对电力人工智能技术的演变过程与研究现状进行回顾总结;分析了以预训练多模态大模型为基础的新一代电力人工智能(AI EPS)的技术框架、原理与关键技术方法;提出了电力大模型技术在电力系统感知预测、调控决策与运行规划等场景的应用方案;阐述了基于电力大模型的电力人工智能面临的技术难点与应用瓶颈。最后,对电力通用人工智能技术应用进行了总结与展望。

02

标题: 基于大语言模型的新型电力系统生成式智能应用模式初探

作者: 丁俐夫,陈颖,肖谭南,黄少伟,沈沉

单位: 清华大学电机工程与应用电子技术系,新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学)

摘要:

新型电力系统数字化转型需要智能化应用体系支撑。首先,文中探讨了新型电力系统智能应用构建的关键难题,提出了基于大语言模型的新型电力系统生成式智能应用模式及其逻辑框架,并探讨了此模式下实现智能应用全生命周期自动化构建的技术方案;其次,针对系统仿真需求,介绍了典型生成式智能应用案例,并说明了相关技术方案特点;最后,展望了生成式智能应用发展的趋势和研究方向,供后续研究者借鉴。

03

标题: 基于内嵌物理知识卷积神经网络的电力系统暂态稳定评估 

作者: 陆旭,张理寅,李更丰,别朝红,段超

单位: 西安交通大学电气工程学院

摘要:

针对现有数据驱动的电力系统暂态评估方法依赖大规模数据集且可解释性不足的问题,文中将物理知识嵌入传统数据驱动方法,提出一种基于内嵌物理知识卷积神经网络的电力系统暂态稳定评估方法。该方法考虑大规模风电并网的电力系统,将电力系统暂态稳定物理方程内嵌至神经网络损失函数,通过神经网络直接逼近物理过程,使输出结果满足物理规律,提高暂态稳定评估的可靠性与可解释性。通过数据与知识双驱动,所提方法不依赖大规模训练数据集,依然具有较好的鲁棒性与泛化能力。此外,所提方法通过卷积神经网络进行特征提取与降维,解决拓扑数据无法直接作为神经网络输入的难题。在含风机的IEEE 9节点和IEEE 39节点测试系统上的实验结果表明,所提方法在准确率、计算效率、泛化能力等方面相较现有方法有显著提升。

04

标题: 基于边缘计算的配电网数字化转型关键问题分析与展望

作者: 李鹏,习伟,李鹏,于浩,王成山

单位: 南方电网新型电力系统(北京)研究院有限公司,智能电网教育部重点实验室(天津大学)

摘要:

配电网是新型电力系统建设中最为关键和最具活力的环节之一。面向日益复杂的配电网运行与控制问题,数字化转型已成为广受认可的发展思路。边缘计算为数字配电网中海量数据资源和物理资源的利用提供了有效手段,同时也将作为配电网多种业务功能在边缘侧的融合承载平台,推动配电网运行架构的发展变革。文中围绕边缘计算技术驱动下的配电网数字化转型问题,梳理了配电网边缘计算装置的关键技术需求;分析了配电网边缘计算的技术定位及由其所支撑构建的数字配电网技术架构,特别针对数字配电网运行问题,从集群化、分布式、灵活定义3个典型特征入手,围绕边缘侧集群自治、边-边协调控制、云-边协同运行等典型模式下的关键问题和技术研究方向进行了分析与探讨。

05

标题: 基于图强化学习的配电网故障恢复决策

作者: 张沛,陈玉鑫,王光华,李晓影

单位: 北京交通大学电气工程学院,国网河北省电力有限公司保定供电分公司

摘要:

针对配电网拓扑变化时启发式等算法在配电网故障恢复决策中求解效果与适应性变差的问题,提出了一种基于图强化学习的故障恢复决策方法。首先,利用图数据表征故障恢复中的决策信息,包括配电网拓扑结构与电气特征信息。然后,在图强化学习模型中设置前置图神经网络接收图数据输入,应对故障恢复过程中配电网的拓扑变化。最后,由内嵌图神经网络的强化学习智能体输出最终故障恢复策略以提高决策速度。采用改进的PG&E 69节点配电网算例进行验证,结果表明所提算法求解速度达到毫秒级,较启发式和遗传算法在求解效率上提高了6%~7%,故障恢复策略的负荷恢复率也更高。

06

标题: 支撑新型配电网数字化规划的图形-模型-数据融合关键技术

作者: 余涛,王梓耀,孙立明,曹华珍,吴亚雄,吴毓峰

单位: 华南理工大学电力学院,广州水沐青华科技有限公司,广东电网有限责任公司电网规划研究中心

摘要:

配电网规划领域期盼实现智能规划,其愿景在于实现无人或少人干预的全自动规划。在数字化转型的背景下,新型配电网规划将面临图形多样化、场景碎片化、数据规模化三大挑战。文中从图形-模型-数据融合的角度提出三大关键技术:基于电气图纸识别和拓扑智能分析的图形-模型融合技术、基于知识驱动的负荷/新能源推演分析和智能决策的模型-数据融合技术、基于多模态数据融合和多时空数据联动的图形-数据融合技术,尝试打破理论研究与数字化工程的壁垒。最后,对未来新型配电网数字化规划的发展进行思考和展望,为实现“以机为主,人机协同”的大闭环模式提供借鉴。

07

标题: 小样本学习技术在新型电力系统中的应用与挑战

作者: 贺兴,潘美琪,艾芊

单位: 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学),上海交通大学国家电投智慧能源创新学院

摘要:

数据驱动已成为新型电力系统建设及其数字化转型的核心范式,相关算法在负荷预测、状态检修、多主体调控等多项业务中展现出优越的工程效果与应用潜力。然而,实际工程数据往往面临着样本不足、样本不平衡等问题,制约了数据驱动算法的最终效果。因此,需要借助小样本学习来应对这一挑战。文中从数据、特征、模型3个层面探究了小样本学习技术,综述并分析了相关技术在场景生成、故障诊断、电力系统暂态稳定评估等业务的应用现状,并进一步指出小样本学习技术在新型电力系统中所面临的不足与挑战。

08

标题:  基于机器学习的主动配电网能量管理与运行控制

作者: 吴文传,蔺晨晖,孙宏斌,王彬,刘昊天,吴冠男,李鹏华,孙树敏,卢建刚

单位: 清华大学电机工程与应用电子技术系,新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学),国网山东省电力公司电力科学研究院,广东电网有限责任公司

摘要:

随着分布式资源和灵活负荷广泛接入,配电网正演变成为主动配电网,其能量管理与运行控制面临着巨大挑战:1)海量分布式资源并网使得调控需求大增,同时引入了大量随机性使得运行风险增加,需要挖掘其主动支撑能力;2)分布式资源量大且异动频繁,难以及时维护,配电网模型精度差,基于精确建模的运行控制和优化调度技术的工程应用困难。为应对上述挑战,文中介绍了基于机器学习的理论和方法,提出了“测-辨-控”一体化的主动配电网能量管理与运行控制技术体系,实现少/免模型维护的运行控制与优化调度。同时,分析了以下核心技术:1)配电网弱/无模型实时调控技术,实现自律优化;2)分布式资源集群自适应动态控制技术,实现对电网的主动支撑;3)风险量化的概率优化调度方法,实现风险与经济的平衡。最后,简要介绍了适应含极高比例分布式资源的主动配电网的能量管理与运行控制系统架构。

09

标题: 基于迁移学习和自编码器的极端天气自适应短期风电功率预测 

作者: 李宇佳,陈富豪, 阎洁, 葛畅,韩爽,刘永前

单位: 华北电力大学新能源学院

摘要:

针对寒潮、台风、覆冰等极端天气下风电功率预测精度不足的问题,提出基于气象因子的极端天气事件判别方法,以及基于迁移学习和自编码器的极端天气事件自适应短期风电功率预测方法。首先,通过分析气象要素和机组出力间的耦合特性,定义极端天气判别标准,识别未来将要发生的天气事件类型。其次,基于自编码器预测模型的自相关机制增加长时间序列信息利用率,采用迁移学习的“预训练-微调”策略,先利用正常天气下的充足样本对预测模型预训练,再针对极端天气下有限样本数据进行微调,根据判别得到的天气事件,自适应地采用该类天气事件下的预测模型进行短期风电功率预测。选取12个风电场的数据集进行分析,通过分析模型在极端天气和所有天气条件下的预测表现,验证了所提方法的有效性。实验结果表明,所提方法可准确预知未来是否会发生极端天气事件,并大幅提升极端天气事件下的短期风电功率预测精度。

10

标题: 基于多智能体与改进目标级联法的输配协同优化调度

作者: 吉兴全,孙辰昊,张玉敏,杨明,叶平峰,韩学山

单位: 山东科技大学电气与自动化工程学院,电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学),山东科技大学储能技术学院

摘要:

输配协同优化调度问题呈现多时间尺度耦合、非凸非线性特征,其本质上是非确定性多项式难问题。随着系统可调节资源的增加,控制变量呈指数增长,“维数灾”现象愈加明显,仅基于物理模型的求解策略难以兼顾计算精度与求解效率。为此,提出一种基于改进多智能体双延迟深度确定性策略梯度(IMATD3)和Peaceman-Rachford (PR)目标级联(ATC)法的输配协同多时间尺度优化调度方法。根据PR分裂方法改进ATC法中主-子系统的信息迭代策略,提出基于PR-ATC的输配协同日前调度方法;通过多智能体与输配网络的离线交互提取连续调度策略的时序特征,并基于物理模型并行计算各系统调度问题,形成基于深度强化学习的离线训练和基于物理模型的在线应用联合调度决策方法。以T6-D7-D7和IEEE 118-D9-D33-D69输配网络为例,验证了所提方法的有效性。

11

标题: 基于改进时空图神经网络的高渗透率有源配电网故障定位

作者: 黄南天,程铎,蔡国伟

单位: 现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 

摘要:

针对目前围绕同步波形测量数据展开的配电网故障定位研究较少、传统智能方法对电网物理拓扑结构与波形数据信息利用程度较低、高比例分布式电源接入降低了现有方法精度的问题,提出一种基于改进时空图神经网络的配电网故障区段定位方法。首先,将配电网的同步波形测量数据映射为时空图结构数据,通过结合电网物理结构信息,提高方法的鲁棒性;然后,通过时空融合图卷积最大化利用数据时空信息,提取故障位置特征,实现高比例分布式电源接入下的更精确故障区段定位。最后,引入残差连接与门控激活函数,扩大感受野,降低对量测条件的需求。仿真结果表明,所提方法能够在高比例分布式电源接入以及不同故障条件、噪声干扰环境下以较高的准确率定位故障线路。

12

标题: 基于多智能体深度强化学习的主动配电网电压调控策略

作者: 黄煜,张潇潇,岳东,胡松林,王娟,李祝昆

单位: 南京邮电大学碳中和先进技术研究院,国电南瑞科技股份有限公司

摘要:

针对高比例分布式光伏并网导致的配电网电压越限问题,提出了一种基于改进深度确定性策略梯度算法的电压调控策略。首先,文中提出基于方差的改进自适应噪声奖励函数,以动态调节智能体在环境中不同方差区域的学习能力,有效缓解策略偏差问题。然后,将评价函数由确定值形式转换为概率分布形式,以提升智能体对不确定性环境的适应能力。最后,引入N步回报方法,通过在贝尔曼方程中添加N步的奖励值,提升智能体对长期效益的评估能力。IEEE 123节点配电系统的仿真结果表明,所提策略在降低电压越限率、减少网络损耗以及增强复杂运行环境中的策略泛化能力方面具有显著优势。

13

标题: 基于可解释性条件生成对抗网络的台风气象负荷场景生成方法

作者: 罗萍萍,盛奥,林济铿,马骞,许琴,刘一鸣

单位: .上海电力大学电气工程学院,同济大学电子与信息工程学院,中国南方电网有限责任公司,中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司

摘要:

台风气象下电网负荷将会出现剧烈波动且威胁到电网安全稳定运行,亟需一种有效的方法来生成相应的负荷需求场景。文中提出一种面向稀少历史样本、基于可解释性条件生成对抗网络(CGAN)的台风负荷场景生成方法。首先,对历史台风负荷进行修正,并根据台风登陆位置、等级等信息对其进行标签分类。然后,提出一种两阶段数据扩充策略以应对数据匮乏问题,第1阶段利用历史台风日负荷序列之间的横纵向相关性信息进行样本扩充,第2阶段利用台风日与非台风日负荷之间的残差信息进一步进行样本扩充。最后,提出基于特征影响指标的CGAN因果解释方法,刻画了不同特征对于模型结果的调控力度大小。算例证实了文中所提模型及方法的有效性和先进性。

14

标题: 大模型技术赋能电力系统的应用及技术路线展望

作者: 孙秋野,张瑞霞,陈东岳 

单位: 沈阳工业大学电气工程学院,东北大学信息科学与工程学院

摘要:

近期,以ChatGPT和Sora为代表的大语言模型(LLM)在各领域引发广泛热潮,其基于海量数据训练并以大规模参数量为突出特点,且在多模态学习、多任务集成、智能生成及决策等方面的能力得到了显著提升。为了推进大模型技术在电力领域的应用探索,文中首先简要介绍了LLM的发展历程、基本原理、主要特点及其关键技术;其次,深入分析了新型电力系统智能化进程对于LLM代表性能力的需求;然后,从电力系统领域常见的数据类型及任务角度出发,介绍了可处理相关数据及任务的大模型方法;最后,针对LLM目前的发展状态,分析了其在电力系统领域可能存在的挑战及潜在应对措施。

15

标题: 基于大语言模型的电力系统潮流自适应调整

作者: 李宝亮,张恒旭,曹永吉,贠志皓,刘远龙 

单位: 山东大学电气工程学院,山东大学智能创新研究院,国网山东省电力公司调度中心

摘要:

电力系统潮流调整须针对越限等问题动态修正控制变量,而结果判断和数据调整工作高度依赖人工且专家经验难以量化推广。大语言模型(LLM)技术快速迭代进步,由LLM驱动的智能体框架在处理复杂任务和实现自动化决策方面展现出强大的适应性、灵活性和鲁棒性。文中提出了一种基于LLM的电力系统潮流自适应计算调整方法,利用LLM的推理能力增强策略调整的适应性,调用潮流计算模块实时验证策略可行性,构建了动态感知、自主决策与持续优化的闭环工作流。在计算调整过程中引入检索增强生成技术以提供安全运行约束与辅助决策支持,实现了复杂约束下潮流计算及调整的全流程自动化。在IEEE 30节点和IEEE 118节点系统的算例分析验证了LLM在电力系统自动化计算分析方面的应用潜力。

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