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欢迎阅读IEEE Transactions on Power Systems期刊2025年issue4文章推送（第4期共6期）。本期共收录11篇研究论文，聚焦于电力系统预测建模、网络安全、交直流混合系统优化、动态安全评估、微电网控制、配电网约束管理、海上风电并网、低频振荡抑制、用户侧灵活性资源调度、频率稳定性分析及容量扩展优化等前沿领域，展现了电力系统在智能化、安全稳定及新能源接入方面的最新研究进展。
本期目录
📖 第1篇：基于注意力机制季节趋势分解的多任务图卷积网络在短期负荷预测中的应用
📖 第2篇：自适应双控制律滑模观测器重构网络攻击并补偿网络物理电力系统功率
📖 第3篇：面向交直流混合系统最优潮流研究的高效通用交直流支路模型
📖 第4篇：基于电气距离的故障位置连续特征表示：提升数据驱动动态安全评估的泛化能力
📖 第5篇：联网微电网分布式经济控制与无缝模式切换技术
📖 第6篇：基于可行运行区域的配电网软开关约束管理
📖 第7篇：基于电网强度的VSC-MTDC集成分布式海上风电场频率-电压协同支撑方法
📖 第8篇：惯性与阻尼逆向分布：缓解电力系统低频振荡的新策略
📖 第9篇：面向连续多日电力短缺缓解的用户灵活性多目标优化管理
📖 第10篇：电力系统区域频率模型稳定性分析的推导方法
📖 第11篇：正则化Benders分解方法在高性能电力容量扩展模型中的应用
📖 第1篇
📌 基于注意力机制季节趋势分解的多任务图卷积网络在短期负荷预测中的应用
A Multitask Graph Convolutional Network With Attention-Based Seasonal-Trend Decomposition for Short-Term Load Forecasting
作者：Wenyu Zhang，Yidong Yu，Shan Ji，Shuai Zhang，Chengjie Ni
在现代电力系统的安全高效运行中，准确的短期负荷预测（STLF）具有至关重要的作用。随着电网规模的不断扩大和负荷数据的日益复杂，传统预测方法在处理时空特征方面面临严峻挑战。为此，本文提出了一种新型时空模型——基于注意力机制季节趋势分解的多任务图卷积网络（MG-ASTL）。研究的主要创新点包括：注意力机制季节趋势分解方法（ASTL），通过结合注意力机制与STL分解技术，实现对不同成分进行差异化加权处理；以及多任务图卷积方法（MG），基于DBSCAN算法划分任务组，提升模型泛化能力。
实现方面，MG-ASTL模型由四大核心模块构成：时空嵌入模块用于构建时空图表示，ASTL模块负责成分分解及加权处理，门控时序卷积网络进一步提取时间特征，MG模块实现空间特征提取和多任务学习。模型通过全局平均池化及门控机制实现对重要时间成分的聚焦，显著增强时间特征提取效果，并解决图卷积网络在节点数目增大时的泛化难题。
实验综述基于三个公开数据集（SH、GEFCom2012、GEFCom2017），与GRU、LSTM、CNN-LSTM、Graph WaveNet等基线模型对比，MG-ASTL表现优越。特别是在节点数量增加时依旧保持稳定预测精度，体现了其良好的泛化能力。消融实验验证各模块必要性和有效性。该成果为电力系统提供了更加精准的短期负荷预测工具，有助于提升系统运行效率和经济效益，并可扩展至电价、电力需求和风电功率预测等领域。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10767404
📖 第2篇
📌 自适应双控制律滑模观测器重构网络攻击并补偿网络物理电力系统功率
Adaptive Dual Control Law Sliding Mode Observer to Reconstruct Cyber Attack and Compensate Power in Cyber Physical Power System
作者：Jian Li，Yunfeng Wang，Hongliang Li，Heng Wang，Qingyu Su
随着电力系统传感器数目及信息网络规模的显著扩张，传统电力系统演变为具有网络物理系统特性的新型系统，但开启的开放网络使系统面临未经授权访问与篡改的安全威胁。针对该问题，本文提出一种自适应双控制律滑模观测器，结合两个不同权重的控制律构建新型控制律，兼具滑模鲁棒性与更高跟踪精度。该观测器采用区间检测器结构，同时检测实时及历史数据，提升检测能力。
在功率补偿方面，基于攻击检测，利用迭代λ一致性算法优化经济消耗与功率分配，实时补偿受攻击影响的物理功率。所构建的防御框架可在检测攻击后，通过经济调度恢复电力平衡。所提方案通过IEEE 6总线与30总线系统数值仿真及硬件在环实验验证，表现有效且适合实时设备应用。
本文创新点包括：首次将自适应技术应用于双控制律滑模观测器；设计了能同时分析实时与历史数据的联合检测机制；提出完整的攻击检测与功率补偿融合防御框架。该研究为电力系统网络安全防御提供了重要实用方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10839071
📖 第3篇
📌 面向交直流混合系统最优潮流研究的高效通用交直流支路模型
An Efficient Universal AC/DC Branch Model for Optimal Power Flow Studies in Hybrid AC/DC Systems
作者：Mahmoud Shahbazi
针对基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）广泛应用背景下，交直流混合系统最优潮流存在挑战，本文提出高效通用交直流支路模型SADRA，实现交流、直流及交直流元件统一建模。该模型无需分别求解交流和直流方程，而是通过直接连接电网并利用传统交流方程，创新性提升了计算效率与模型通用性。
SADRA模型具有三大优势：紧凑简单、保障计算高效鲁棒；同时支持电压和功率控制功能；基于传统交流最优潮流公式，可无缝扩展交流系统中凸化或近似方法。此外，引入虚拟发电机及直流电压相位角，将直流电网松弛为交流系统，避免传统数学松弛带来的无功功率问题。
性能验证采用1359节点及3125节点大型交直流系统，结果表明，SADRA不仅通用且成功实现控制功能，且计算速度较相关文献模型快六倍以上。该研究为电力系统规划提供简单易用、功能强大的建模工具，助力交直流混合系统最优潮流计算与研究推广。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10787446
📖 第4篇
📌 基于电气距离的故障位置连续特征表示：提升数据驱动动态安全评估的泛化能力
Continuous Feature Representation of Fault Location Based on Electrical Distance for Generalizable Data-Driven Dynamic Security Assessment
作者：Hang Qi，Changgang Li，Yutian Liu，Runjia Sun，Jiongcheng Yan
随着可再生能源接入比例提升，电力系统运行的不确定性增加，预想故障动态安全评估（DSA）面临准确性挑战。本文提出基于电气距离的故障位置连续特征表示方法，通过构建具有物理意义的电气坐标系统，连续反映故障位置间的电气连接关系，提升机器学习模型泛化能力，克服传统离散编码的不足。
方法采用两阶段优化：参考节点选择优化坐标表现能力，度量学习调整特征距离。模型采用卷积神经网络（CNN）与径向基函数网络（RBF）混合架构，分别处理稳态特征与电气坐标特征，既利用局部拟合特性又提升训练效率，实现较传统CNN接近一半的训练时长与显著泛化提升。
实验证明，在新英格兰39节点与某省级132节点系统中，已学习故障位置评估准确率达98.21%，未学习位置仍保持97.11%，远优于传统方法。最大暂态电压偏差任务中，可准确追踪故障位置变化引起的电压趋势，为安全预警提供可靠保障。该方法为智能电网动态安全分析提供了有力技术支持。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10821493
📖 第5篇
📌 联网微电网分布式经济控制与无缝模式切换技术
Distributed Economic Control With Seamless Mode Switching for Networked-Microgrids
作者：Weitao Yao，Yu Wang，Yan Xu，Dunjian Xie
联网微电网通过连接多个独立单元提升系统韧性、可靠性与经济性。针对离网交流联网微电网在功率扰动下的运行挑战，本文提出了具有无缝模式切换功能的分层控制方案，将频率/电压控制与经济功率分配相结合，实现高效稳定的运行模式转换。
控制架构包括两层：下层障碍采用改进的f-IC下垂控制，实现分布式发电单元的快速频率/电压响应及本地自主经济运行；上层采用分布式优化算法，调节微电网频率/电压并完成实时经济调度。设计了等效成本函数，支持本地和全局两种经济模式，及通过参数调整实现的无缝切换，避免复杂控制器切换带来的稳定性风险。
通过小信号灵敏度分析与OPAL-RT平台时域仿真验证，方案实现了稳定经济调度。创新点包括首创的分布式经济控制与无缝模式切换二层框架、灵活的运行模式切换机制，以及参数化调节减少切换风险。该技术对实际多变运行微电网具有显著推广价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10786286
📖 第6篇
📌 基于可行运行区域的配电网软开关约束管理
Feasible Operation Region-Based Constraint Management of Distribution Networks With Soft Open Points
作者：Xun Jiang，Yue Zhou，Jianzhong Wu，Wenlong Ming
随着可再生能源和电动汽车接入，配电网面临严峻约束挑战。软开关（SOP）具备秒速级动态功率调节能力，提升配电网对负荷和分布式电源波动适应性。本文提出基于可行运行区域（FOR）的SOP优化控制方法，实现配电网约束的实时管理。
FOR定义满足潮流及设备约束的所有可行状态，方法打造FOR边界与热稳定/电压约束一一对应关系，利用实时测量的线路潮流与节点电压替代传统全局功率注入信息，提升了SOP控制实用性与实时性。相比传统OPF，FOR方法可直接利用实时测量数据，具备良好可扩展性与计算复杂度与规模无关的优势，实现毫秒级响应。
在IEEE 33及123节点配电网实验中，该方法有效解决线路过载与电压越限问题。局部测量条件下控制效果优于传统方法，关键节点测量覆盖时性能接近全局OPF，计算性能提升超18倍。该研究为高比例可再生能源配电网约束管理提供高效、灵活解决方案，适应当前测量系统建设过渡期，具备重要应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10819976
📖 第7篇
📌 基于电网强度的VSC-MTDC集成分布式海上风电场频率-电压协同支撑方法
Frequency-Voltage Synergy Support Method Based on Grid Strength for VSC-MTDC Integrated Distributed Offshore Wind Farms
作者：Xubin Liu，Nanxing Huang，Yuan Liu，Liang Yuan，Mei Su，Canbing Li，Xinyu Chen，Guangming Zhu，Zhaoyang Dong
海上风电快速增长对陆上电网频率和电压稳定性的影响显著。本文针对VSC-MTDC集成分布式海上风电场，提出基于电网强度的频率-电压协同支撑方法（FVSS），解决风电参与电网调节中支撑能力与抗扰动能力间的协调难题。
研究构建四层支撑框架：采用领导者-跟随者共识算法实现分布式协调，保证风机公平提供支撑功率；建立考虑本地负载阻抗及线路功率流影响的有功/无功量化策略，精确计算陆侧换流站支撑需求；运用频率强度量化（FSQ）与电压强度量化（VSQ）评估抗扰能力；提出涵盖FSQ和VSQ的自适应功率协调策略，优化频率和电压支撑功率分配。
相比传统方法，FVSS充分考虑尾流效应导致的风机运行差异，实现更真实的瞬态支撑能力；突破独立频率或电压支撑思路，采用P-Q-f-U交互分析协同控制；改进广义惯量与短路比，涵盖同步机、换流站和负荷的响应特性及故障邻节点电压差，提高计算精度。多场景验证表明，在弱电网和突变工况下频率最低点提升0.1-0.2Hz，电压恢复速率提升超过15%，具备良好鲁棒性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10824921
📖 第8篇
📌 惯性与阻尼逆向分布：缓解电力系统低频振荡的新策略
Inverse Distribution of Inertia and Damping for Mitigating Low-Frequency Oscillations in Power Systems
作者：Huisheng Gao，Huanhai Xin，Linbin Huang，Fuyilong Ma，Ruohan Leng，Yongheng Yang，Ping Ju
随着低惯性变流器接口发电设备大量接入，电力系统频率稳定面临严峻挑战，尤其是低频振荡（LFOs）风险显著增加。传统依赖复杂数值优化分配虚拟惯性和阻尼的方法计算复杂且缺乏普适性。本文提出创新的惯性与阻尼逆向分布原则，为振荡抑制提供理论清晰、易实现的方案。
研究证明，在总惯性与阻尼固定情况下，其空间分布主导机组间频率差异，表现为低频振荡。若系统存在两个振荡幅值相近机组群，则采用“小惯性配大阻尼，大惯性配小阻尼”的逆向分布策略可有效提升振荡阻尼比，挑战传统均匀分布理念。
此方法优势体现在：理论推导阐明惯性分布与振荡幅值的反比关系，指导虚拟同步机配置；无需复杂模型与数值优化，通过直观分布调整快速提升稳定性；颠覆认知指出低惯性区域优先配置惯性的传统方案可能导致阻尼比降低。数值仿真表明，逆向分布可提升振荡模式阻尼比60%，极端分布则使阻尼比仅为前者1/4。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10833783
📖 第9篇
📌 面向连续多日电力短缺缓解的用户灵活性多目标优化管理
Multi-Objective Optimization for Customer Flexibility Management to Mitigate Consecutive Days of Power Supply Shortages
作者：Yunchu Wang，Feng Lu，Chenghong Gu，Li Yang，Zhenzhi Lin，Ming Wu，Liangzhong Yao
伴随全球气温升高，极端热浪等导致电力系统供应短缺风险急剧上升，2022年夏季中国多省份出现持续供电不足。面对有限发电资源，提升用户侧灵活性资源管理效率成为保障供需平衡的关键。本文提出了一种针对连续多日电力短缺的用户灵活性多目标优化模型，构建以最小化管理成本和工业生产影响为双目标的综合框架。
关键技术包括指数平滑更新用户影响指数，基于贝叶斯推理改进N-k不确定性集合，动态刻画用户参与不确定性及其时序变化。决策过程结合Tchebycheff分解和AHP-熵权法协调主客观因素影响，实现更加均衡优化。
浙江省工业用户案例表明，模型在7天连续电力短缺场景下，相较单目标优化使负荷损失降低58.44%，生产影响减少79.63%，调度频率下降10%。通过动态更新影响指数和用户不确定性参数，模型后期有效降低了负荷风险和生产损失。研究为电力调度提供决策支持，兼顾系统可靠性与用户生产影响，具备推广应用潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10824958
📖 第10篇
📌 电力系统区域频率模型稳定性分析的推导方法
On the Derivation of an Area Frequency Model for Stability Analysis
作者：Alex J. Vassilantonakis，Costas D. Vournas
频率稳定性与小信号稳定性的相互作用是电力系统研究热点。传统频率稳定性分析基于共同频率假设，即机电振荡在调节前已平衡，但缓慢的低频区域间振荡挑战此假设。本文采用奇异摄动方法，定义保留区域间振荡的标准，明确了频率稳定性分析中需保持的最小时间常数。
基于2005年东南欧持续0.2Hz振荡事件分析，研究建立两机系统线性化模型正式定义奇异摄动参数ε，并扩展至多机非线性系统。线性化用于建立振荡频率与最小时间常数间关系。该方法实现了共频动态与机电振荡器的解耦，有效确定区域间振荡及快速设备的保持需求。
案例比较无简化全阶模型、共同频率模型与本文两区域频率模型，证实后者响应与全阶模型接近，并能准确反映具有近似频率和阻尼的区域间振荡。该研究提供了系统性的参数选取方法，为频率稳定性模型精确构建与电力电子变换器频率研究奠定理论基础，指导实际系统运行。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10925889
📖 第11篇
📌 正则化Benders分解方法在高性能电力容量扩展模型中的应用
Regularized Benders Decomposition for High Performance Capacity Expansion Models
作者：Filippo Pecci，Jesse D. Jenkins
全球减排需求加剧，电力容量扩展模型支持能源转型。针对大规模混合整数规划问题，本文提出创新正则化Benders分解方法，显著提升大规模容量扩展优化计算性能。
该方法支持多期规划及运行场景、小时级时间分辨率、机组组合与爬坡约束、整数规划决策、时间耦合政策约束及多日储能和水电资源，并行分解完整运行年份成多个子周期并行求解。引入基于水平集的内点正则化技术，有效加速算法收敛。
数值实验基于美国大陆包括26区域、1004资源、52周小时分辨率，含1.11亿变量（4650整数变量）及1.97亿约束的超大规模测试系统。内点水平集正则化在所有测试中表现最佳，迭代次数最少运行时间最短。该方法首次将并行化Benders分解扩展至多日储能和水电，解决振荡难题，提供前所未有的计算效率，推动高分辨率混合整数能源规划。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10829583
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