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Intelligent Evolution of Power System Stability Analysis Techniques: From Model-Driven, Data-Driven to Hybrid Intelligence
Junbo ZHANG, Xianghui XIAO, Yu MA, Ying PENG, Qingyuan ZHOU, Rui LI, Kangjie HE
South Power Sys Technol ›› 2025, Vol. 19 ›› Issue (7) : 30-49.
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Intelligent Evolution of Power System Stability Analysis Techniques: From Model-Driven, Data-Driven to Hybrid Intelligence
With the increasing complexity of "high-proportion renewable and high-electrification" power systems, traditional model-driven stability analysis methods face growing limitations. Artificial intelligence (AI) techniques, offering advantages in both speed and accuracy, have emerged as a key research focus. This paper focuses on the development path of power system stability analysis technology from model driven to data-driven, and further to hybrid intelligence integrating domain knowledge and data. Firstly, the technical requirements of typical stability analysis tasks are outlined, and traditional model driven methods are reviewed.Subsequently, the application results of artificial intelligence methods in different scenarios are summarized, and their advantages and disadvantages are analyzed. Further the information driven methods and research progress of integrating power system knowledge and mechanisms are explored. Finally, based on the power system characteristics under the background of "double high", the current challenges faced are analyzed, and future research directions are discussed.
power system stability / artificial intelligence / machine learning / data-driven / knowledge-data-combined method
| [1] |
中华人民共和国国务院新闻办公室. 新时代的中国能源发展[N]. 人民日报, 2020 - 12 - 22(010).
|
| [2] |
国家发展改革委, 国家能源局. “十四五”可再生能源发展规划[R]. 北京: 国家发展改革委, 国家能源局, 2022.
|
| [3] |
张智刚, 康重庆. 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望[J]. 中国电机工程学报, 2022, 42(8): 2806 - 2819.
|
| [4] |
胡博, 谢开贵, 邵常政, 等. 双碳目标下新型电力系统风险评述:特征、指标及评估方法[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(5): 1 - 15.
|
| [5] |
张沛, 杨华飞, 许元斌, 等. 电力大数据及其在电网公司的应用[J]. 中国电机工程学报, 2014, 34(S1): 85 - 92.
|
| [6] |
|
| [7] |
范士雄, 赵泽宁, 郭剑波, 等. 数据驱动的电力系统暂态稳定评估方法综述[J]. 中国电机工程学报, 2024, 44(9): 3408 - 3429.
|
| [8] |
杨博, 陈义军, 姚伟, 等. 基于新一代人工智能技术的电力系统稳定评估与决策综述[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(22): 200 - 223.
|
| [9] |
汤涌, 姚伟, 王宏志, 等. 电网仿真分析与决策的人工智能方法[J]. 中国电机工程学报, 2022, 42(15): 5384 - 5405.
|
| [10] |
黄济宇, 管霖, 郭梦轩, 等. 图深度学习技术在智能暂态稳定评估中的应用及展望[J]. 电网技术, 2023, 47(4): 1500 - 1511.
|
| [11] |
|
| [12] |
王小君, 窦嘉铭, 刘曌, 等. 可解释人工智能在电力系统中的应用综述与展望[J]. 电力系统自动化, 2024, 48(4): 169 - 191.
|
| [13] |
蒲天骄, 赵琦, 王新迎. 电力人工智能技术研究框架、应用现状及展望[J/OL]. 电网技术, 1 - 21[2025 - 05 - 08].http://kns.cnki.net/ kcms/detail/11.2410.tm.20241024.1500.002.html.
|
| [14] |
|
| [15] |
|
| [16] |
|
| [17] |
史法顺, 吴俊勇, 吴昊衍, 等. 基于深度学习的电力系统暂态功角与暂态电压稳定裕度一体化评估[J]. 电网技术, 2023, 47(2): 741 - 758.
|
| [18] |
|
| [19] |
|
| [20] |
孙家豪, 王笑雪, 李光辉, 等. 换相失败引起送端电网过电压的定量计算及影响因素[J]. 电力系统及其自动化学报, 2020, 32(12): 62 - 68.
|
| [21] |
|
| [22] |
王青, 孙华东, 马世英, 等. 电力系统小干扰稳定安全评估的一般原则及其在贵州电网中的应用[J]. 电网技术, 2009, 33(6): 24 - 28.
|
| [23] |
马宁宁, 谢小荣, 贺静波, 等. 高比例新能源和电力电子设备电力系统的宽频振荡研究综述[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(15): 4720 - 4731.
|
| [24] |
毛安家, 马静, 蒯圣宇, 等. 高比例新能源替代常规电源后系统暂态稳定与电压稳定的演化机理[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(9): 2745 - 2756.
|
| [25] |
朱泽翔, 李诗旸, 张建新, 等. 南方电网多直流协调稳定控制系统实现与验证[J]. 南方电网技术, 2020, 14(12): 10 - 16.
|
| [26] |
|
| [27] |
范越, 李永莱, 舒印彪, 等. 新型电力系统平衡构建与安全稳定关键技术初探[J]. 中国电机工程学报, 2025, 45(1): 14 - 25.
|
| [28] |
王康, 孙宏斌, 张伯明, 等. 基于二维组合属性决策树的暂态稳定评估[J]. 中国电机工程学报, 2009, 29(S1): 17 - 24.
|
| [29] |
|
| [30] |
马骞, 杨以涵, 刘文颖, 等. 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[J]. 中国电机工程学报, 2005, 25(6): 17 - 23.
|
| [31] |
田芳, 周孝信, 于之虹. 基于支持向量机综合分类模型和关键样本集的电力系统暂态稳定评估[J]. 电力系统保护与控制, 2017, 45(22): 1 - 8.
|
| [32] |
|
| [33] |
赵研, 霍红, 徐晗桐. 二阶段随机森林分类方法在低频振荡监测中的应用[J]. 东北电力大学学报, 2020, 40(2): 60 - 67.
|
| [34] |
叶圣永, 王晓茹, 刘志刚, 等. 基于受扰严重机组特征及机器学习方法的电力系统暂态稳定评估[J]. 中国电机工程学报, 2011, 31(1): 46 - 51.
|
| [35] |
周艳真, 吴俊勇, 于之虹, 等. 用于电力系统暂态稳定预测的支持向量机组合分类器及其可信度评价[J]. 电网技术, 2017, 41(4): 1188 - 1196.
|
| [36] |
|
| [37] |
|
| [38] |
田芳, 周孝信, 史东宇, 等. 基于卷积神经网络综合模型和稳态特征量的电力系统暂态稳定评估[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(14): 4025 - 4032.
|
| [39] |
杨维全, 朱元振, 刘玉田. 基于卷积神经网络的暂态电压稳定快速评估[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(22): 46 - 51,136.
|
| [40] |
卢锦玲, 郭鲁豫. 基于改进深度残差收缩网络的电力系统暂态稳定评估[J]. 电工技术学报, 2021, 36(11): 2233 - 2244.
|
| [41] |
刘颂凯, 党喜, 崔梓琪, 等. 针对样本类不平衡的深度残差网络电力系统暂态稳定评估方法[J]. 智慧电力, 2024, 52(1): 116 - 123.
|
| [42] |
|
| [43] |
王颖凯. 基于深度学习算法的电力系统低频振荡模式识别[D]. 广州: 华南理工大学, 2017.
|
| [44] |
朱乔木, 陈金富, 李宏毅, 等. 基于堆叠自动编码器的电力系统暂态稳定评估[J]. 中国电机工程学报, 2018, 38(10): 2937 - 2946.
|
| [45] |
朱乔木, 党杰, 陈金富, 等. 基于深度置信网络的电力系统暂态稳定评估方法[J]. 中国电机工程学报, 2018, 38(3): 735 - 743.
|
| [46] |
王怀远, 陈启凡. 基于堆叠变分自动编码器的电力系统暂态稳定评估方法[J]. 电力自动化设备, 2019, 39(12): 134 - 139.
|
| [47] |
|
| [48] |
孙黎霞, 白景涛, 周照宇, 等. 基于双向长短期记忆网络的电力系统暂态稳定评估[J]. 电力系统自动化, 2020, 44(13): 64 - 72.
|
| [49] |
|
| [50] |
谢培元, 刘永刚, 谭本东, 等. 一种基于堆叠门控循环单元的暂态稳定智能评估系统[J]. 电气自动化, 2020, 42(3): 70 - 73.
|
| [51] |
|
| [52] |
|
| [53] |
|
| [54] |
|
| [55] |
房佳姝, 刘崇茹, 苏晨博, 等. 基于自注意力Transformer编码器的多阶段电力系统暂态稳定评估方法[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(15): 5745 - 5759.
|
| [56] |
王铮澄, 周艳真, 郭庆来, 等. 考虑电力系统拓扑变化的消息传递图神经网络暂态稳定评估[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(7): 2341 - 2350.
|
| [57] |
汪康康, 梅生伟, 魏巍, 等. 基于图卷积网络的快速暂态安全评估方法[J]. 电力系统保护与控制, 2023, 51(1): 43 - 51.
|
| [58] |
钟智, 管霖, 苏寅生, 等. 基于图注意力深度网络的电力系统暂态稳定评估[J]. 电网技术, 2021, 45(6): 2122 - 2130.
|
| [59] |
周生存, 罗毅, 易煊承, 等. 考虑数据缺失的图注意力网络暂态稳定评估[J]. 中国电力, 2024, 57(5): 157 - 167.
|
| [60] |
张建新, 蔡锱涵, 李诗旸, 等. 利用网络等值进行图降维的图注意力暂态功角稳定评估模型[J]. 南方电网技术, 2024, 18(4): 30 - 40.
|
| [61] |
|
| [62] |
张亮, 安军, 周毅博. 基于时间卷积和图注意力网络的电力系统暂态稳定评估[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(7): 114 - 122.
|
| [63] |
姜涛, 董雨, 王长江, 等. 基于图卷积和双向长短期记忆网络的受端电力系统暂态电压稳定评估[J]. 电网技术, 2023, 47(12): 4937 - 4951.
|
| [64] |
庄颖睿, 肖谭南, 程林, 等. 基于时空图卷积网络的电力系统暂态稳定评估[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(11): 11 - 18.
|
| [65] |
|
| [66] |
邬春明, 任继红. 基于人工智能的暂态稳定裕度精细化预测[J]. 电力自动化设备, 2021, 41(12): 108 - 114.
|
| [67] |
|
| [68] |
王彤, 刘九良, 朱劭璇, 等. 基于随机森林的电力系统暂态稳定评估与紧急控制策略[J]. 电网技术, 2020, 44(12): 4694 - 4701.
|
| [69] |
|
| [70] |
|
| [71] |
|
| [72] |
|
| [73] |
|
| [74] |
|
| [75] |
邵美阳, 吴俊勇, 李宝琴, 等. 基于两阶段集成深度置信网络的电力系统暂态稳定评估[J]. 电网技术, 2020, 44(5): 1776 - 1787.
|
| [76] |
杜一星, 胡志坚, 李犇, 等. 基于双向门控循环单元的电力系统暂态稳定评估[J]. 电力系统自动化, 2021, 45(20): 103 - 112.
|
| [77] |
杜一星, 胡志坚, 王方洲. 基于受扰后量测响应信息的两阶段电力系统暂态稳定评估[J]. 电网技术, 2022, 46(6): 2230 - 2240.
|
| [78] |
徐浩, 姜新雄, 刘志成, 等. 基于概率预测的电网静态安全运行风险评估及主动调控策略[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(1): 182 - 191.
|
| [79] |
李洋麟, 江全元, 颜融, 等. 基于卷积神经网络的电力系统小干扰稳定评估[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(2): 50 - 57.
|
| [80] |
赵荣臻, 文云峰, 叶希, 等. 基于改进堆栈降噪自动编码器的预想事故频率指标评估方法研究[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(14): 4081 - 4092.
|
| [81] |
|
| [82] |
钱倍奇, 陈谦, 张政伟, 等. 基于异构数据特征级融合的多任务暂态稳定评估[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(9): 118 - 128.
|
| [83] |
郭梦轩, 管霖, 苏寅生, 等. 基于改进边图卷积网络的电力系统小干扰稳定评估模型[J]. 电网技术, 2022, 46(6): 2095 - 2103.
|
| [84] |
|
| [85] |
仉怡超, 闻达, 王晓茹, 等. 基于深度置信网络的电力系统扰动后频率曲线预测[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(17): 5095 - 5104.
|
| [86] |
|
| [87] |
|
| [88] |
管霖, 黄济宇, 蔡锱涵, 等. 图深度学习技术在电力系统分析与决策领域中的应用及展望[J]. 高电压技术, 2022, 48(9): 3405 - 3422.
|
| [89] |
蒲天骄, 乔骥, 赵紫璇, 等. 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[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(18): 7010 - 7030.
|
| [90] |
|
| [91] |
胡润滋, 马晓忱, 孙博, 等. 基于特征选择的暂态安全评估方法及其可解释性研究[J]. 电网技术, 2023, 47(2): 755 - 763.
|
| [92] |
王强, 陈浩, 刘炼. 基于自然梯度提升的静态电压稳定裕度预测及其影响因素分析[J]. 电力系统及其自动化学报, 2022, 34(9): 130 - 137.
|
| [93] |
武宇翔, 韩肖清, 牛哲文. 基于变权重随机森林的暂态稳定评估方法及其可解释性分析[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(14): 93 - 104.
|
| [94] |
张哲, 秦博宇, 高鑫, 等. 融合注意力机制和卷积神经网络的电网暂态电压稳定评估及可解释性分析[J]. 电网技术, 2024, 48(11): 4648 - 4657.
|
| [95] |
|
| [96] |
|
| [97] |
|
| [98] |
古思丽, 乔骥, 张东霞, 等. 基于图深度学习的薄弱支路辨识与溯因分析[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(3): 1004 - 1017.
|
| [99] |
虞景行, 黄济宇, 张勇军, 等. 基于稳态特征量输入的大电网主导失稳机组辨识[J]. 电力系统自动化, 2024, 48(13): 69 - 78.
|
| [100] |
刁晗, 肖谭南, 黄少伟, 等. 数据驱动的电力系统关键断面筛选[J]. 电网技术, 2023, 47(10): 4035 - 4346.
|
| [101] |
|
| [102] |
国务院国有资产监督管理委员会. “驭电”智能大模型将最大限度支撑新能源开发利用[EB/OL]. (2025 - 03 - 23)[2024 - 12 - 24]. http://www.sasac.gov.cn/n2588025/n2588124/c32419774/content.html.
|
| [103] |
胡铭菲, 左信, 刘建伟. 深度生成模型综述[J]. 自动化学报, 2022, 48(1): 40 - 74.
|
| [104] |
谭本东, 杨军, 赖秋频, 等. 基于改进CGAN的电力系统暂态稳定评估样本增强方法[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(1): 149 - 157.
|
| [105] |
李宝琴, 吴俊勇, 强子玥, 等. 基于改进DCGAN的电力系统暂态稳定增强自适应评估[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(2): 73 - 82.
|
| [106] |
|
| [107] |
|
| [108] |
|
| [109] |
廖一帆, 武志刚. 基于迁移学习与Wasserstein生成对抗网络的静态电压稳定临界样本生成方法[J]. 电网技术, 2021, 45(9): 3722 - 3728.
|
| [110] |
陈浩, 张文朝, 黄志光, 等. 考虑极端天气的先验知识引导风/光短期出力场景生成方法研究[J]. 智慧电力, 2025, 53(3): 44 - 52.
|
| [111] |
|
| [112] |
牛奎烨, 刘金波, 汤奕, 等. 计及极端气象事件的年度系统运行场景生成方法[J]. 电网技术, 2024, 48(10): 3992 - 4006.
|
| [113] |
米阳, 卢长坤, 申杰, 等. 基于条件生成对抗网络的风电功率极端场景生成[J]. 高电压技术, 2023, 49(6): 2253 - 2263.
|
| [114] |
|
| [115] |
解治军, 张东霞, 韩肖清, 等. 基于改进长短期记忆网络的电力系统暂态稳定评估方法研究[J]. 电网技术, 2024, 48(3): 998 - 1010.
|
| [116] |
|
| [117] |
陈灏颖, 管霖. 基于主动迁移学习的电力系统拓扑自适应暂态稳定评估[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(19): 7409 - 7423.
|
| [118] |
李宝琴, 吴俊勇, 李栌苏, 等. 基于主动迁移学习的电力系统暂态稳定自适应评估[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(4): 121 - 132.
|
| [119] |
|
| [120] |
|
| [121] |
|
| [122] |
|
| [123] |
陈灏颖, 管霖, 陈鎏凯, 等. 基于遗忘记忆回溯和参数正则的电力系统事故前暂态稳定评估持续学习框架[J/OL]. 电网技术, 1 - 14[2025 - 05 - 16].https://doi.org/10.13335/j.1000 - 3673.pst.2024.1774.
|
| [124] |
|
| [125] |
|
| [126] |
赵晋泉, 夏雪, 徐春雷, 等. 新一代人工智能技术在电力系统调度运行中的应用评述[J]. 电力系统自动化, 2020, 44(24): 1 - 10.
|
| [127] |
付小标, 崔健, 王长江, 等. 考虑新能源多场站短路比的暂态过电压风险评估[J]. 电力系统及其自动化学报, 2024, 36(10): 79 - 88.
|
| [128] |
刘雨晴, 刘曌, 王小君, 等. 融合同步知识和时空信息的电力系统暂态稳定评估框架[J/OL]. 电网技术, 1 - 13[2025 - 03 - 25]. https://doi.org/10.13335/j.1000 - 3673.pst.2023.1401.
|
| [129] |
秦博宇, 高鑫, 张哲, 等. 知识-数据融合的直流送端系统暂态过电压幅值预测[J]. 电力系统自动化, 2024, 48(14): 110 - 118.
|
| [130] |
刘信彤, 辛业春, 王长江, 等. 基于Smo-PinSVM的含新能源电力系统暂态稳定评估[J]. 太阳能学报, 2021, 42(5): 98 - 104.
|
| [131] |
|
| [132] |
|
| [133] |
|
| [134] |
|
| [135] |
|
| [136] |
|
| [137] |
朱思婷, 管霖, 郭梦轩, 等. 基于异质边图注意力网络的电力系统振荡评估模型[J]. 电网技术, 2022, 46(7): 2581 - 2592.
|
| [138] |
|
| [139] |
马煜, 张俊勃, 黄长林, 等. 基于异质时空神经网络的“双高”电力系统暂态功角稳定评估方法[J/OL]. 电网技术, 1 - 14[2025 - 05 - 19].https://doi.org/10.13335/j.1000 - 3673.pst.2024.1965.
|
| [140] |
|
| [141] |
|
| [142] |
|
| [143] |
乔骥, 赵紫璇, 王晓辉, 等. 面向电力系统智能分析的机器学习可解释性方法研究(二):电网稳定分析的物理内嵌式机器学习[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(23): 9046 - 9059.
|
| [144] |
|
| [145] |
|
| [146] |
|
| [147] |
陆旭, 张理寅, 李更丰, 等. 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[J]. 电力系统自动化, 2024, 48(9): 107 - 119.
|
| [148] |
李嘉敏, 杨红英, 闫莉萍, 等. 样本不平衡情况下的电力系统暂态稳定集成评估方法[J]. 电力系统自动化, 2021, 45(10): 34 - 41.
|
| [149] |
肖龙, 张靖, 何宇, 等. 基于时间卷积和自适应图卷积网络的电力系统暂态稳定评估[J/OL]. 电网技术, 1 - 13[2025 - 03 - 25]. https://doi.org/10.13335/j.1000 - 3673.pst.2024.1724.
|
| [150] |
王怀远, 陈启凡. 基于代价敏感堆叠变分自动编码器的暂态稳定评估方法[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(7): 2213 - 2220,2400.
|
| [151] |
朱思婷, 管霖, 黄济宇, 等. 面向稳控策略校核的并联图注意力网络稳定评估模型[J]. 电网技术, 2023, 47(9): 3836 - 3846.
|
| [152] |
朱思婷. 面向稳控策略校核的图深度学习稳定评估模型和算法研究[D]. 广州:华南理工大学, 2023.
|
| [153] |
|
| [154] |
李永康, 刘宝柱, 胡俊杰. 基于数据驱动与时域仿真融合的电力系统暂态稳定快速评估[J]. 电网技术, 2023, 47(11): 4386 - 4396.
|
| [155] |
袁小明, 张美清, 迟永宁, 等. 电力电子化电力系统动态问题的基本挑战和基本路线[J]. 中国电机工程学报, 2022, 42(5): 1904 - 1917.
|
| [156] |
闫炯程, 李常刚, 刘玉田. 数据驱动的新型电力系统安全风险预警综述[J]. 电网技术, 2024, 48(12): 4989 - 5002.
|
| [157] |
|
/
| 〈 |
|
〉 |