新型电力系统中的大模型驱动技术:现状、机遇与挑战

建设新型电力系统是实现社会、经济高质量发展的重要基石,以新一代通用人工智能为主导的信息化技术与能源电力科学深度耦合,为新型电力系统的数字化转型工作提供了重要保障。为了探究电力系统在大模型时代潮流下的发展方向,该文首先系统梳理了当前电力系统的数智化发展现状以及在新的场景需求下遇到的难点问题。然后重点探讨了以多模态大模型为代表的具备深度场景解析和语言描述能力的大模型技术在电力系统中的应用前景,并分析了其在几个典型场景下的相关应用成果,证明大模型技术可行性的同时,进一步总结了大模型技术在相关电力场景所面临的机遇与挑战性问题。最后对未来大模型技术如何与电力系统实现紧密融合做了展望与建议。该研究成果有望为新型电力系统数字化转型过程中的数智化发展提供参考,助力能源电力领域提质增效。

一种概率-Voronoi自适应高维模型表达的新能源电力系统小干扰失稳风险评估方法

电力系统中新能源和负荷的不确定性给小干扰稳定性带来挑战。鉴此,该文中提出一种概率-Voronoi自适应采样的高维模型表达方法用于新能源电力系统小干扰失稳风险评估。首先,简要介绍基于高维模型表达的小干扰失稳风险评估步骤和方法,分析模型求解和配点选择对高维模型表达建模精度的影响;然后,基于移动最小二乘法的求解特性分析,提出动态半径选择方法,提高计算准确度和求解效率;而后,改进自适应-Voronoi采样方法,将其和概率思想结合,得到概率-Voronoi采样方法,提高风险评估建模采样的高效性。结合动态半径移动最小二乘法和概率-Voronoi采样法,建立小干扰失稳风险评估的高维模型表达。最后,多个新能源电力系统为例,对比分析所提方法的准确性与高效性,并结合实际源荷不确定数据与电网结构,验证研究的实用性。

基于事例推理方法的电力工程智能设计研究

将基于事例的推理方法引入电力工程智能设计领域，这种方法能很好地模仿设计人员根据设计条件直接映射出施工图成品的类比推理思维方式，并结合演绎推理方法，互补不足，解决了电气工程智能设计的关键问题。从而使设计问题求解以一种更为智能的方式进行，将所能处理的设计范围扩大到包括施工图设计在内的全部设计领域。

基于电力物联网的继电保护定值智能运维系统研究

针对传统定值运维工作中存在的工作量大、效率低、准确率差等问题,研究基于电力物联网的继电保护定值智能运维系统。首先,以定值智能运维系统为核心,以运维终端为载体,构建电力物联网定值智能运维架构;在此基础上,基于边缘计算研发便携式定值运维终端,实现比对结果就地响应分析,利用深度学习技术实现多源异构定值数据识别;最后,制定定值比对及下装策略,形成继电保护定值智能运维流程,建立云-边-端一体化定值数据闭环管控模式。工程应用表明,所研究的系统有效提高了继电保护设备安全运行及维护水平。

电气工程专业卓越工程师教育实践教学体系

我校电气工程专业在开展卓越工程师教育实践教学的过程中,研究建立了"三平台"的卓越工程师教育实践体系。三平台分别是工程实践基础训练平台、专业训练平台和创新训练平台。通过几年来的实践证明,该实践体系适合学科发展方向,促进了学生创新能力的提高。

基于改进深度残差网络的电力系统暂态电压稳定评估

传统的电力系统暂态电压稳定评估模型存在2方面问题:故障过程中的关键信息难以捕捉、暂态稳定样本与失稳样本不平衡导致模型对多数类样本存在倾向性。为此,提出了基于改进深度残差网络的电压稳定预警模型。首先,为了捕捉故障过程中的关键信息,在残差网络中嵌入卷积注意力模块,通过对时间通道与空间通道的双重注意力来挖掘电力系统动态轨迹中潜在的时空关系;其次,针对训练过程中模型倾向于多数类样本的问题,引入基于梯度平衡机制的损失函数来减小不平衡样本对评估结果的影响;第三,为了强化模型对数据特征的提取能力,将传统卷积核替换为非对称卷积模块。最后,通过在IEEE39节点系统上接入2种不同风电占比进行测试,进一步验证所提方法在暂态电压稳定评估中的优异性能。

基于射频指纹的无线电力终端身份认证方法

无线电力终端接入电网的通讯安全性一直是制约配电侧感知技术应用的主要障碍,针对这一问题,提出基于射频指纹的无线电力终端身份认证方法。首先,针对现有瞬态检测方法计算复杂及对噪声敏感的问题,利用信号相位均值方差与瞬态包络线斜率,提出了相位方差-包络斜率检测算法,在降低计算成本的同时提升了检测速度;其次,为降低信号特征的维度和训练时间,选择时域高阶统计量作为射频指纹,并选择反向传播(back propagation,BP)神经网络作为分类器进行识别认证。实验结果表明,所提出的瞬态检测方法在显著降低运算时间的同时具备较高的瞬态检测准确率,基于射频指纹的身份识别方法实验平均识别率可达96.5%以上,表明该方法能有效增强电力系统的无线通讯安全。

多输入特征融合的组合支持向量机电力系统暂态稳定评估

利用支持向量机(SVM)方法进行暂态稳定判别时,输入特征的选择是影响最终结果的最重要因素。传统启发式和试探式方法不能从根本上解决输入特征选择的问题。本文利用信息融合思想,在构造的具有不同输入特征的多组子分类器的基础上,对子分类器的结果在输出空间再进行信息融合,以提高分类准确率。文中从不同角度启发式的构造了 4,构成四组弱分类器。以这四组弱分类器为子分类器,再构造一个融合 SVM 对几种子分类器的结果以回归方式进行融合,作为最终判别结果。IEEE 39-BUS 和IEEE145-BUS 测试系统上进行的仿真表明,弱分类器的分类性能经过融合得到明显强化,融合后的结果比任何一种子分类器的结果以及一次包含所有输入特征的结果都更准确。该方法为在线快速进行暂态稳定计算提供了一条重要途径。

电力系统低频振荡机理的研究

应用Prony算法研究了河北南网安保线低频振荡的具体实例 ,并讨论了低频振荡的机理 ,提出低频振荡的机理之一是由于扰动的频率与自然振荡频率共振造成的。通过仿真分析了共振型低频振荡的算例 ,认为安保线振荡与共振机理相当符合。最后分析了各种扰动施加对系统的影响 。

利用混杂系统理论进行电力系统建模的研究

描述了电力系统离散事件与连续动态相互作用的混杂行为,介绍了离散事件系统的模型工具Petri网与混杂系统的模型工具可编程赋时Petri网。提出了利用可编程赋时Petri网来建立混杂电力系统模型的方法。该方法将复杂的电力系统分成离散状态逻辑层和连续动态层来描述,由逻辑层进行协调各连续动态系统的模式切换。同时,文中给出了一个利用可编程赋时Petri网对具有有载调压变压器的简单电力系统的建模实例,并利用多Lyapunov函数方法进行了系统的逻辑切换稳定性分析。仿真结果表明了在有载调压变压器能够调节的范围内,系统的模式切换是稳定的,以此证实这种建模方法的有效性。

电力系统黑启动方案的自动生成与评估

电力系统全停电后的黑启动恢复是一个非常重要的问题,黑启动决策支持系统的开发对辅助调度人员制订黑启动方案、实现系统全停后的快速恢复具有重要作用。文中利用网络拓扑分析技术和专家系统对黑启动方案生成问题进行了研究,并在黑启动决策支持系统下开发了黑启动方案的自动生成与评估系统。该系统可以针对某一实际电网的具体状态自动生成一组黑启动方案,利用层次分析法和由专家经验建立的知识库进行分析推理,对方案组中各个方案进行评估排序,为调度人员进行黑启动恢复提供一个科学、直观的决策参考。

电力系统实时相角监控系统研究

从解决电力系统暂态稳定出发，提出了一种新的基于ＧＰＳ技术的电力系统实时相角监控系统。它既有集中监控的功能，亦能完成分散的就地监控，并能提供一个相对系统参考点的相角，用于就地监视和控制。相角测量装置采用模块化结构设计，易于扩充，文中介绍了其结构和基本功能。

基于模糊推理的分布式电力系统故障诊断专家系统

针对电力系统故障诊断问题存在的大量不确定性 ,提出了将模糊集和模糊推理方法结合专家系统进行故障诊断的新方案。同时 ,尝试将分布式问题求解方法用于电力系统故障诊断问题 ,开发了基于模糊推理的分布式电力系统故障诊断专家系统。为方便用户使用 ,开发了图形建模和模糊知识学习平台 ,以及故障信息管理系统。通过在某地区电网的测试表明 ,所提方案具有准确的诊断结果和很好的实用性。

基于KOHONEN神经网络的电力系统负荷动特性聚类与综合

提出了应用Kohonen神经网络解决电力负荷动态特性的聚类问题:首先对每组负荷扰动数据建模,进而将各负荷模型对相同电压激励的响应与相应的负荷有功运行水平合并形成特征向量,最后引入Kohonen神经网络进行聚类。通过对河北沧州地区1996年、1997年和1998年电力负荷特性数据的聚类与综合处理发现:Kohonen神经网络是一种学习速度快、分类精度高、抗噪声能力强、并且适用于电力负荷动态特性聚类的神经网络模型。同时还发现电力负荷特性具有可重复性,这也证明了总体测辨法的可行性。若将这些典型负荷模型实用化,将有利于提高电力系统仿真准确度。

电力系统谐波抑制技术

电力电子技术在电力系统中的大量运用，使电压、电流波形畸变越来越严重。本文首先对电力系统谐波的产生以及谐波检测技术作了简单的介绍，然后对目前各种谐波抑制技术作了一定的归纳总结。最后对谐波抑制技术的发展前景作了展望。

电力系统实时相角测量中的参考相角预测

电力系统实时相角测量系统对于电力系统的稳定监控具有重要意义，而参考相角的预测是实时相角测量系统的核心之一。文中在建立了发电机功角数学模型的基础上，推导了α—β—γ滤波器的一种求解表达式，并应用α—β—γ滤波器对电力系统实时相角测量中的参考相角进行预测，以便能就地产生一个超前的参考相角用于就地监控。仿真结果表明，α—β—γ滤波器能够很好地预测发电机的功角变化。

电力系统相角测量和应用

随着ＧＰＳ技术的出现，各国研究机构和电力公司对相角测量的应用越来越重视。ＩＥＥＥ成立了一个专门委员会，研究相角测量、通信接口规则和可能的应用等；美国的ＥＰＲＩ正在协调一个项目“美国西部电力系统协调委员会监控用相角实时测量”；法国电力公司防止系统失步的措施之一就是测量超高压网络节点上的相位。而美国的各个电力公司都在逐渐增加安装ＰＭＵ的数量，以增强对系统的监控能力。文中综述了电力公司对电力系统相角测量的应用对策，及各个电力公司安装ＰＭＵ和试验情况，展望了相角测量的应用前景。

虚拟仪器技术及其在电力系统中的应用

介绍了虚拟仪器技术和软件 Lab VIEW的特点和作用 ,及其在电力系统中的若干应用实例。展望了虚拟仪器在电力系统中的应用前景 ,认为虚拟仪器是 2 1世纪的仪器 ,将在电力系统测量、控制及仿真等多方面有着广泛的应用。

负荷特性对电力系统静态电压稳定性的影响及静态电压稳定性广义实用判据

推导出考虑负荷静态电压特性的静态电压稳定条件和广义实用判据，阐述了静态电压失稳与电压崩溃的联系及其区别；分析了负荷静态电压特性对电力系统静态电压稳定性的影响，并指出：系统在鼻形曲线上半支运行时的静态电压稳定性主要取决于网络的电压—功率传输特性，而系统在鼻形曲线下半支运行时的静态电压稳定性则主要取决于负荷的静态电压特性。

电力系统实时相角监控系统结构研究

从解决电力系统暂态稳定出发，文章提出了一种新的电力系统实时相角监控系统，它由国调、网调、省调和就地监控四级组成，既有集中监控的功能，亦能完成分散的就地监控，并能提供一个相对系统参考点的相角，供就地监视和控制用。