基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制

关慧哲; 陈颖; 黄少伟; 沈沉; 徐得超; 李晓萌

doi:10.7500/AEPS20200324007

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制
- Preventive Control for Transient Stability Based on Generative Adversarial Network
- 电力系统自动化-方正平台 2020年44卷第24期页码：36-43
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.电网安全与节能国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司），北京市 100192
  3.国网河南省电力公司电力科学研究院，河南省郑州市 450052
- 作者简介：
  
  关慧哲（1995—），男，硕士研究生，主要研究方向：机器学习、电力系统暂态稳定分析。E-mail：guanhz18@mails.tsinghua.edu.cn
  陈颖（1979—），男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：并行计算与分布式计算、电磁暂态仿真、信息物理系统建模、信息物理安全。E-mail：chen_ying@mail.tsinghua.edu.cn
  黄少伟（1985—），男，博士，副教授，主要研究方向：电力系统建模与仿真、电力系统并行和分布式计算。E-mail：huangsw@tsinghua.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(FX71-18-004)
- DOI：10.7500/AEPS20200324007
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-03-24，
  
  修回日期：2020-07-04，
  
  网络出版日期：2020-07-29，
  
  纸质出版日期：2020-12-25
- 稿件说明：
移动端阅览
关慧哲,陈颖,黄少伟等.基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制[J].电力系统自动化,2020,44(24):36-43.

GUAN Huizhe,CHEN Ying,HUANG Shaowei,et al.Preventive Control for Transient Stability Based on Generative Adversarial Network[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(24):36-43.
关慧哲,陈颖,黄少伟等.基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制[J].电力系统自动化,2020,44(24):36-43. DOI： 10.7500/AEPS20200324007.

GUAN Huizhe,CHEN Ying,HUANG Shaowei,et al.Preventive Control for Transient Stability Based on Generative Adversarial Network[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(24):36-43. DOI： 10.7500/AEPS20200324007.

摘要

针对电力系统暂态稳定预防控制在线计算的复杂性，提出一种基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制方法。通过将暂态稳定预防控制建模为样本空间映射问题，该方法利用数据驱动方法训练生成模型，建立从暂态失稳运行空间到暂态稳定运行空间的映射。模型通过调整电网中发电机的有功出力，提高电网的暂态稳定裕度，使电网运行点满足暂态稳定校核的要求。与传统优化建模方法相比，所提方法通过神经网络的前馈推断求解控制策略，无需迭代求解，极大地提高了求解效率。基于新英格兰39节点系统的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性。

Abstract

Aiming at the complexity of on-line computation of transient stability preventive control in power systems

this paper proposes a transient stability preventive control method based on the generative adversarial network. By modeling the transient stability preventive control as a sample space mapping problem

a data-driven method is adopted to establish mapping by a training generative model from the transient instability operation space to the transient stable operation space. The model improves the transient stability margin of the power system by adjusting the active power output of the generators to meet the checking requirements of the transient stability for operation points in the power grid. Compared with the traditional optimization modeling methods

the proposed method solves the control strategy through feedforward inference of the neural network without iteration

which greatly improves the solving efficiency. The test results based on the New England 39-bus system verify the feasibility and effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

韩祯祥，曹一家 . 电力系统的安全性及防治措施［J］. 电网技术， 2004 ， 13 （ 9 ）： 1 - 6 .

HAN Zhenxiang ， CAO Yijia . Power system security and its prevention ［J］. Power System Technology ， 2004 ， 13 （ 9 ）： 1 - 6 .

薛禹胜 . 暂态稳定预防控制和紧急控制的协调［J］. 电力系统自动化， 2002 ， 26 （ 4 ）： 1 - 4 .

XUE Yusheng . Coordination’s of preventive control and emergency control for transient stability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2002 ， 26 （ 4 ）： 1 - 4 .

张强 . 考虑电力系统暂态稳定约束的最优潮流算法研究［D］. 北京：华北电力大学， 2015 .

ZHANG Qiang . Research on the optimal power flow algorithm with transient stability constraints in power system ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2015 .

方勇杰，鲍颜红，徐伟，等 . 电力系统安全稳定预防控制在线计算方法的评述［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 11 ）： 199 - 207 .

FANG Yongjie ， BAO Yanhong ， XU Wei ， et al . A review of on-line calculation methods of preventive control for power system security and stability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 11 ）： 199 - 207 .

兰强，方勇杰，鲍颜红，等 . 基于EEAC的考虑暂态安全稳定约束的最优潮流计算［J］. 电力系统自动化， 2010 ， 34 （ 8 ）： 34 - 38 .

LAN Qiang ， FANG Yongjie ， BAO Yanhong ， et al . Transient security constrained optimal power flow based on EEAC method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2010 ， 34 （ 8 ）： 34 - 38 .

SCALA M L ， TROVATO M ， ANTONELLI C . On-line dynamic preventive control： an algorithm for transient security dispatch ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1998 ， 13 （ 2 ）： 601 - 610 .

GAN D ， THOMAS R J ， ZIMMERMAN R D . Stability-constrained optimal power flow ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2000 ， 15 （ 2 ）： 535 - 540 .

YUAN Y ， KUBOKAWA J ， SASAKI H . A solution of optimal power flow with multicontingency transient stability constraints ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2003 ， 18 ： 1094 - 1102 .

KITA H ， NISHIYA K I ， HASEGAWA J . On-line preventive control for power system transient stability based on the energy function method ［J］. Electrical Engineering in Japan ， 1991 ， 111 （ 7 ）： 30 - 39 .

付钢，刘明波 . 含暂态能量裕度约束最优潮流问题的线性规划解法［J］. 继电器， 2005 ， 33 （ 10 ）： 12 - 16 .

FU Gang ， LIU Mingbo . Linear programming algorithm for optimal power flow problems incorporating transient energy margin constraint ［J］. Relay ， 2005 ， 33 （ 10 ）： 12 - 16 .

刘明波，阳曾 . 含暂态能量裕度约束多故障最优潮流计算［J］. 中国电机工程学报， 2007 ， 27 （ 34 ）： 12 - 18 .

LIU Mingbo ， YANG Zeng . Optimal power flow calculation with transient energy margin constraints under multi-contingency conditions ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2007 ， 27 （ 34 ）： 12 - 18 .

NGUYEN T B ， PAI M A . Dynamic security-constrained rescheduling of power systems using trajectory sensitivities ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2003 ， 18 （ 2 ）： 848 - 854 .

李贻凯，刘明波 . 多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法［J］. 中国电机工程学报， 2009 ， 29 （ 16 ）： 42 - 48 .

LI Yikai ， LIU Mingbo . Trajectory sensitivity method for transient stability constrained optimal power flow under multi-contingency condition ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2009 ， 29 （ 16 ）： 42 - 48 .

XU Y ， DONG Z Y ， GUAN L ， et al . Preventive dynamic security control of power systems based on pattern discovery technique ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2012 ， 27 （ 3 ）： 1236 - 1244 .

LIU C ， SUN K ， RATHER Z H ， et al . A systematic approach for dynamic security assessment and the corresponding preventive control scheme based on decision trees ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 2 ）： 717 - 730 .

苏童，刘友波，沈晓东，等 . 深度学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制进化算法［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2020-01-08 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200108.1654.006.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200108.1654.006.html .

SU Tong ， LIU Youbo ， SHEN Xiaodong ， et al . Deep learning-driven evolutionary algorithm for preventive control of power system transient stability ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2020-01-08 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200108.1654.006.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200108.1654.006.html .

TIAN F ， ZHOU X ， YU Z ， et al . A preventive transient stability control method based on support vector machine ［J］. Electric Power Systems Research ， 2019 ， 170 ： 286 - 293 .

杨健，韦化，覃秀君 . 基于二阶正交配置法的暂态稳定约束最优潮流［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 1 ）： 64 - 73 .

YANG Jian ， WEI Hua ， QIN Xiujun . Transient stability constrained optimal power flow based on second-order orthogonal collocation method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 64 - 73 .

GOODFELLOW I ， POUGET-ABADIE J ， MIRZA M ， et al . Generative adversarial nets ［C］// Proceedings of the 27th International Conference on Neural Information Processing Systems ， December 8 - 13 ， 2014 ， Canada： 2672 - 2680 .

LI J ， MONROE W ， SHI T ， et al . Adversarial learning for neural dialogue generation ［C］// Proceedings of the 2017 Conference on Empirical Methods in Natural Language Processing ， September 7 - 11 ， 2017 ， Copenhagen， Denmark： 2157 - 2169 .

REED S ， AKATA Z ， YAN X ， et al . Generative adversarial text to image synthesis ［C］// International Conference on Machine Learning ， June 19 - 24 ， 2016 ， New York， USA： 1060 - 1069 .

CHEN Y ， WANG Y ， KIRSCHEN D ， et al . Model-free renewable scenario generation using generative adversarial networks ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 3 ）： 3265 - 3275 .

CHEN Y ， LI P ， ZHANG B . Bayesian renewables scenario generation via deep generative networks ［C］// 2018 52nd Annual Conference on Information Sciences and Systems （CISS）， March 21 - 23 ， 2018 ， New Jersey， USA： 1 - 6 .

JIANG C ， MAO Y ， CHAI Y ， et al . Scenario generation for wind power using improved generative adversarial networks ［J］. IEEE Access ， 2018 ， 6 ： 62193 - 62203 .

WEI H ， HONGXUAN Z ， YU D ， et al . Short-term optimal operation of hydro-wind-solar hybrid system with improved generative adversarial networks ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 250 ： 389 - 403 .

ARJOVSKY M ， CHINTALA S ， BOTTOU L . Wasserstein GAN ［EB/OL］. ［ 2017-10-06 ］. https：//arxiv.org/abs/1701.07875 https://arxiv.org/abs/1701.07875 .

SALIMANS T ， GOODFELLOW I ， ZAREMBA W ， et al . Improved techniques for training GANs ［EB/OL］. ［ 2016-06-10 ］. https：//arxiv.org/abs/1606.03498 https://arxiv.org/abs/1606.03498 .

GULRAJANI I ， AHMED F ， ARJOVSKY M ， et al . Improved training of Wasserstein GANs ［EB/OL］. ［ 2017-03-31 ］. https：//arxiv.org/abs/1704.00028 https://arxiv.org/abs/1704.00028 .

杨跃，刘友波，刘俊勇，等 . 基于神经网络预测校核的暂态稳定预防控制［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 12 ）： 4076 - 4084 .

YANG Yue ， LIU Youbo ， LIU Junyong ， et al . Preventive transient stability control based on neural network security predictor ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 12 ）： 4076 - 4084 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

面向电力-交通系统协同运行的建模、求解与应用评述

大扰动下电力系统频率安全概率指标初探

基于样本弱依赖多项式混沌展开式的电网小干扰概率分析

极端天气下电力系统风险管理及弹性提升的市场化机制设计