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欢迎阅读IEEE Transactions on Smart Grid期刊2025年issue6文章推送（第5期/共10期）。本期推送共包含10篇研究论文简介，聚焦于智能电网与可再生能源集成背景下的电力系统稳定性、仿真建模、负荷优化与网络安全等前沿领域，涵盖电动汽车频率响应、配电网协同仿真、建筑空调系统建模、数据中心电热调节、自动驾驶出行系统优化、热动力学联邦学习、量子安全通信、接地故障检测、虚假数据注入攻击及三相不平衡治理等关键技术方向。
本期目录
📖 第1篇：基于惯性模拟的电动汽车快速频率响应：融合博弈论激励与深度强化学习的多级框架
📖 第2篇：基于逆变器资源的配电网暂态与动态研究：改进每相相量/电磁暂态协同仿真平台的接口模型
📖 第3篇：基于事件驱动伪特征和改进生成对抗网络的建筑空调系统动态响应建模
📖 第4篇：互联网数据中心的分层控制技术：实现快速电热调节服务
📖 第5篇：挖掘自动驾驶按需出行系统的灵活性以提升配电网运行效能
📖 第6篇：基于个性化联邦学习的通用热动力学建模方法
📖 第7篇：用量子安全通信强化智能电网网络安全
📖 第8篇：基于全波形识别与分段评估的连续单相接地故障馈线检测方法
📖 第9篇：基于最小网络信息的虚假数据注入攻击研究
📖 第10篇：基于GNB合作框架的DSO-EVA协调模型促进三相配电网不平衡治理
📖 第1篇
📌 基于惯性模拟的电动汽车快速频率响应：融合博弈论激励与深度强化学习的多级框架
Inertia-Emulation-Based Fast Frequency Response From EVs: A Multi-Level Framework With Game-Theoretic Incentives and DRL
作者：Yuyang Wan，Ning Wang，Xueshan Liu，Yanbo Wang，Frede Blaabjerg，Zhe Chen
随着现代电网中可再生能源渗透率的不断提高，系统惯性下降给频率稳定性带来了严峻挑战。电动汽车凭借其快速响应能力和日益增长的普及率，在提供虚拟惯性服务方面展现出巨大潜力。本文提出了一种创新的电动汽车快速频率响应框架，通过耦合电力-交通网络实现虚拟惯性的高效利用。核心方法：三级管理框架，主要创新：博弈论激励机制、深度强化学习控制策略。
该框架在电网层面设计了最优惯性调度策略，综合考虑电动汽车时空特性及功率波动，有效降低系统运行成本。在充电站协调层面，采用基于非合作博弈的激励机制实现多充电站最优协调，提升集体效益。充电站内部应用深度强化学习技术优化惯性控制分配，兼顾电池状态与用户需求。训练采用多层策略联合优化，涵盖时序波动建模与资源动态分配，确保系统响应的经济性与稳定性。
实验基于成都交通网络与改进IEEE 33节点配电系统搭建测试平台。仿真显示，该框架使惯性完成率达到100%，三个充电站利润分别达到831.8美元、1136.4美元和1043.8美元。引入电动汽车惯性后，系统频率偏差始终控制在0.5Hz安全阈值内，显著提升频率稳定性。结果验证了该方法在虚拟惯性提供和经济效益优化上的优越性，具备推广应用潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11142805
📖 第2篇
📌 基于逆变器资源的配电网暂态与动态研究：改进每相相量/电磁暂态协同仿真平台的接口模型
Improvement of the Interface Models of a Per-Phase Phasor/EMT Co-Simulation Platform for Studying Transients and Dynamics in Distribution Grids With IBRs
作者：Udoka C. Nwaneto，Yuan Liu，Wei Du，Francis K. Tuffner，Zhe Chen，Hanchao Liu
配电网中基于逆变器资源（IBRs）渗透率提高带来暂态与动态行为分析挑战。本文提出了结合电磁暂态(EMT)与每相相量仿真协同的平台改进方案，核心贡献在于基于接口模型初始化算法及速率限制器设计，解决传统协同仿真对不平衡性忽视与初始化不足问题，提升仿真稳定性和准确性。
采用GridLAB-D配合PSCAD/EMTDC实现仿真协同，初始化算法利用每相相量仿真的快速求解特性预设接口变量初值，保证电网运行模式平滑切换；速率限制器有效防止高dv/dt导致IBR控制假动作。关键实现：接口变量预计算与故障响应防护。
基于IEEE 34节点测试馈线，改进后的协同仿真平台对比全EMT仿真，计算时间缩短至十分之一且动态响应准确复现IBR特性。实验显示改进模型显著减少功率波动并确保了故障期IBR的正确响应能力，验证了方法的高效性与可靠性，适用于配电网含大量IBR的新型环境。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11096721
📖 第3篇
📌 基于事件驱动伪特征和改进生成对抗网络的建筑空调系统动态响应建模
IGANs With Event-Driven Pseudo Features for Dynamic Response Modeling in Building Air Conditioning Systems
作者：Yanan Zhang，Gan Zhou，Quanxi Guo，Marco Merlo
空调系统动态响应建模面临缺失室内温度数据及模型泛化不足的双重挑战。本文提出事件驱动伪特征生成与改进生成对抗网络（IGANs）相结合的创新框架，重构缺失特征，实现高效动态响应建模。
通过K-means分类功率数据及PELT算法识别关键事件（关机、调节、稳定、被动热漂移），推断伪室内特征。IGANs架构集成特征提取器、主预测器与对抗预测器，采用多阶段训练策略，平衡空间对齐与差异捕获，解决连续输出回归中的训练不稳定。关键技术包括事件分类方法与对抗训练优化。
CU-BEMS数据集实验证明，本方法在跨域预测中MSE降低17.2%、RMSE降低8.2%。引入E3事件分类进一步提升性能，敏感性分析揭示关键参数影响，显示该框架在典型采样间隔场景的适用性与可靠性，为空调动态响应预测提供了切实可行方案。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11131324
📖 第4篇
📌 互联网数据中心的分层控制技术：实现快速电热调节服务
Hierarchical Control of Internet Data Centers for Providing Fast Electricity-Heat Regulation Services
作者：Chengjin Ye，Xunhu Yin，Yi Ding
面对可再生能源渗透提升及极端天气频发带来的实时供需失衡，互联网数据中心(IDCs)因其规模庞大且能源耦合能力强，展现出提供快速电热调节服务的巨大潜力。本文提出了一套创新的分层控制技术，协调IDCs内部多个能源组件进行快速响应。
构建结合服务器群集、冷却及余热回收系统的IDC能源调节模型，通过控制CPU频率、压缩机频率及质量流量，实现快速电热功率调节。推导IDC传递函数模型，与发电机模型形式统一，实现协同调节。设计分布式IDCs与发电机的分层控制架构，上层负责任务分配与负载调度，下层执行实时控制，关键实现点为传递函数统一建模与分布式调度方案。
案例研究显示，IDCs能迅速缓解电热波动，尤其服务器群集响应速度快、调节容量大，显著补偿发电机爬坡限制。该方案为IDCs参与电热系统实时调节提供理论基础和技术保障，助力高比例可再生能源接入下的系统安全稳定。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11023622
📖 第5篇
📌 挖掘自动驾驶按需出行系统的灵活性以提升配电网运行效能
Harvesting the Flexibility of Autonomous Mobility-on-Demand System to Enhance Distribution Network Operation
作者：Zixiao Dou，Zhaohao Ding，Xuan Wei，Zechun Hu
自动驾驶按需出行（AMoD）系统因集中管理及灵活调度，具备提供需求侧灵活性的能力，有望重塑配电网时空负荷分布。本文提出基于激励的导航框架，通过协调车队路由及充电，实现车队灵活性优化，提升配电网运行效能。
框架将配电网运营商(DSO)的激励问题与车队调度视为马尔可夫博弈，融合物理信息神经网络模型解决配电网不可观测问题。研究设计了异步更新及优先经验回放机制，缓解非平稳环境影响，并引入基于专家知识的预训练，有效提升训练效率。核心技术包括多智能体深度强化学习与物理信息融合。
实验证明，该方法使AMoD系统利润提升7.83%、DSO运营成本降低29.4%，并彻底消除电压越限问题，实现配电网经济安全运行。研究为未来智慧城市交通与电力系统协同优化提供理论和技术支持，充分发挥AMoD系统的灵活调节潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11105534
📖 第6篇
📌 基于个性化联邦学习的通用热动力学建模方法
Generalizable Thermal Dynamics Modeling via Personalized Federated Learning
作者：Xueyuan Cui，Dalin Qin，Jean-François Toubeau，François Vallée，Yi Wang
建筑热动力学精确建模因非线性复杂性挑战较大。本文提出联邦学习框架促进多建筑协同建模，解决建筑间模型结构和数据分布异质性问题，通过两级个性化策略提升模型泛化能力和预测准确性。
技术实现采用统一骨干模型结合状态空间函数，线性参数控制室内温度及HVAC功率，神经网络建模非线性扰动动态。服务器端构建相似性矩阵生成个性化全局模型，客户端应用自适应加权算法优化本地训练。关键方法包含状态空间建模与两级个性化策略。
六种需求响应场景实验证明，平均温度预测准确率提升12.69%。在价格型需求响应案例中，优化带来经济成本降低6.01%。结果确认提出方法显著增强了建筑热动力学建模的泛化能力，实现了节能与调控效能的双重提升。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11071939
📖 第7篇
📌 用量子安全通信强化智能电网网络安全
Fortifying the Security of Smart Grid Networks With Post-Quantum Communication
作者：Basudeb Bera，Rohini Poolat Parameswarath，Biplab Sikdar
智能电网网络安全面临量子计算带来的威胁，传统公钥密码学难以防御。本文提出一种基于环上带误差学习(RLWE)问题的量子安全通信协议，既能抵御经典攻击，也保障对量子攻击的抗性，确保电网通信的机密性与完整性。
协议设计涵盖四大阶段：系统初始化、智能电表注册、双向认证与密钥协商及动态设备接入，采用时间戳验证抵御重放攻击，临时身份标识确保匿名性，利用物理防篡改存储器保护密钥。创新点包含完美前向安全性和多阶段认证机制。
基于树莓派测试床构建原型，采用Scyther进行安全验证，协议抵抗多种网络攻击（中间人、拒绝服务、密钥泄露等）。此外，NS3仿真显示该协议具备良好可扩展性和稳定性，适合资源受限的智能电网环境，具有显著的应用潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11098516
📖 第8篇
📌 基于全波形识别与分段评估的连续单相接地故障馈线检测方法
Faulty Feeder Detection for Successive Single Phase-to-Ground Faults Based on Complete Waveform Recognition and Segmentation Evaluation
作者：Jiawei Yuan，Xuan Dong，Xintong Liu，Yueming Ji，Qiyang Wang，Xi Chen，Zaibin Jiao
主动配电网中连续单相接地（SSPG）故障导致继发馈线识别难题。本文创新性提出全波形识别与分段评估相结合的混合数据-物理驱动检测方法，解决传统方法对SSPG故障馈线检测的盲区，提高检测灵敏度与准确率。
分析零序电流(ZSC)故障特性，发现继发SPG故障导致ZSC突变差异，开发深度特征融合网络(DFFNet)实现像素级分类，精确捕捉故障边界。设计全面识别准则，融合故障时间、完整故障分量与各馈线区间故障程度。关键创新包括DFFNet故障特征提取与结合物理机制的识别准则。
测试覆盖多种配电网拓扑与复杂故障，PSCAD仿真准确率超过98%，现场及实测数据达100%。低采样频率（1kHz）情况下精度仍超99.10%，展现了优异工程适应性，为智能电网连续接地故障检测提供关键技术支持。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11099518
📖 第9篇
📌 基于最小网络信息的虚假数据注入攻击研究
False Data Injection Attack With Minimal Network Information
作者：Debottam Mukherjee
针对传统虚假数据注入攻击(FDIAs)需完全电网信息的局限，本文提出基于最小网络信息条件下的不可观测虚假数据注入攻击方法，利用核范数最小化矩阵补全估计映射矩阵缺失，构建隐蔽攻击向量绕过检测。
结合非线性状态估计模型与可再生能源不确定性分析，利用核范数最小化仅依赖观测均匀分布子集完成数据补全。关键机制为矩阵补全估计与零空间攻击向量构建，实现高概率绕过传统BDD检测。
IEEE 118总线仿真结果显示攻击成功率较高，计算效率优秀，利用ECOS求解器矩阵补全时间仅150-340毫秒，满足SCADA实时要求。攻击性能稳健于噪声及异常值，揭示最小网络信息泄露潜在安全威胁，促使检测防御技术完善。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11119717
📖 第10篇
📌 基于GNB合作框架的DSO-EVA协调模型促进三相配电网不平衡治理
Facilitating Unbalance Mitigation in Three-Phase Distribution Network: A DSO-EVA Coordination Model Using GNB-Based Cooperative Framework
作者：Jing Huang，Chengcheng Shao，Chenjia Gu，Shu Zhang，Qun Zhou，Minrui Leng，Xiuli Wang
针对配电网中日益严重的三相相位不平衡问题，结合电动汽车充电灵活性，本文基于广义纳什讨价还价（GNB）理论提出了DSO与EV聚合商(EVA)的协调合作模型，实现多方经济利益共享和相位不平衡治理。
模型设计了灵活性贡献指数与合作依赖指数，量化参与方议价能力，协调增量经济效益分配。采用社会福利最大化与支付讨价还价子问题分解，结合分布式近端分解算法和改进交替方向乘子法，保证隐私保护及模型求解有效性。
基于IEEE 13节点与123节点系统测试，验证方法在缓解三相不平衡和增强合作中表现优秀。其中，DSO运营成本显著降低，EVAs获得合理经济激励，实现多方共赢。方法兼顾复杂配电网的泛化能力和实用性，为电动汽车参与配电辅助服务提供了创新理论基础。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11087396
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