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欢迎阅读IEEE Transactions on Power Systems期刊2025年issue6文章推送（第8期/共9期）。本期推送共包含10篇研究论文，内容聚焦于高比例可再生能源接入背景下电力系统的稳定性、控制与优化等关键领域，涵盖构网型变流器频率支撑、风电功率预测、气电耦合系统故障传播、配电系统灵活性量化、量子优化分区、参数敏感性分析、鲁棒状态估计、拓扑控制、神经网络鲁棒性认证以及变流器自持振荡分析等前沿研究方向。
本期目录
📖 第1篇：基于预设时间观测器的滑模控制实现异构电力系统通过构网型变流器的快速频率支撑
📖 第2篇：基于特征谱与扩张因果卷积-压缩激励ShuffleNet轻量级深度学习的区域风电场日前低功率输出事件预测
📖 第3篇：量化气电故障传播速度：一种半隐式仿真方法
📖 第4篇：配电级时间耦合灵活性量化与优化：实现输配电网协调运行
📖 第5篇：基于量子退火的电力网络并行仿真分区方法
📖 第6篇：电力系统小信号稳定性评估中参数敏感性的重新审视
📖 第7篇：未知输入与协方差失配下电力系统分散动态状态估计的鲁棒自适应渐消无迹卡尔曼滤波器
📖 第8篇：考虑注入不确定性的交流电网鲁棒拓扑控制
📖 第9篇：电力系统暂态稳定评估中神经网络的鲁棒性认证
📖 第10篇：基于频域谐波平衡原理的电网接口变流器自持振荡分析
📖 第1篇
📌 基于预设时间观测器的滑模控制实现异构电力系统通过构网型变流器的快速频率支撑
Predefined-Time Observer-Based Sliding Mode Control for Fast Frequency Support in Heterogeneous Power System Through Grid-Forming Converter
作者：Sunhua Huang，Zhao Xu，Linyun Xiong，Yang Zhou，Fei Gao，Wentao Huang，Lipeng Zhu
本文针对低惯量异构电力系统频率稳定问题，提出了一种基于预设时间观测器的滑模控制方法，通过构网型变流器（VSG-based GFM）实现快速频率支撑。研究团队首先构建了包含构网型变流器、跟网型可再生能源及同步发电机的系统模型，创新设计的预设时间观测器能精准估计风机输出功率和负荷波动，保证估计误差在预设时间内收敛至零，为控制器提供精确扰动信息。
基于预设时间观测器和滑模控制理论，设计了PTOBSMC控制器，调节构网型变流器输出，保障异构系统频率在预设时间内快速回归额定值。利用Lyapunov函数验证了系统的预设时间稳定性。此方法兼顾快速响应与鲁棒性，在负载突变和风机脱网场景中表现出显著优势，超调量小，收敛时间短。
仿真覆盖多种复杂工况，包括虚拟惯量变化、非线性动态负载、多GFM储能协同等。结果表明，PTOBSMC较传统滑模和PI控制提升了系统动态性能与鲁棒性，为高比例新能源接入的现代电力系统提供了有效频率稳定方案，具有广泛的应用前景。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11030851
📖 第2篇
📌 基于特征谱与扩张因果卷积-压缩激励ShuffleNet轻量级深度学习的区域风电场日前低功率输出事件预测
Prediction of Day-Ahead Low-Power Output Events in Regional Wind Farms Using Feature Spectrums With Dilated Causal Convolution and Squeeze-Excitation ShuffleNet Lightweight Deep Learning
作者：Zimin Yang，Xiaosheng Peng，Xiaobin Zhang，Guoyuan Qin，Bo Wang，Chun Liu
面对区域风电场低功率输出事件预测不足的问题，本文提出基于特征谱和改进轻量级深度学习方法。该方法先将时间序列区域特征转换为频谱图像，采用三种特征排列策略提高信息表达，后构建了融合扩张因果卷积（DCC）与压缩激励（SE）模块的DCC-SE-ShuffleNet网络，实现低功率输出事件的准确分类预测。
关键创新包括：一是创新性地将数值特征转化为图像输入，采用基于站点的排列策略显著提升性能；二是首次将轻量级的ShuffleNet网络引入风电预测领域，结合DCC和SE模块强化时间序列特征挖掘与计算效率的平衡。
在中国10个风电场两年数据上，针对不同阈值（0.1p.u.、0.15p.u.、0.2p.u.）分别验证。结果显示相较传统回归方法，召回率提升17.52%，准确率提高13.97%，关键成功指数和F1分数分别增长20.78%和15.99%。实验亦证实改进的DCC-SE-ShuffleNet优于SqueezeNet和ResNet。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10990035
📖 第3篇
📌 量化气电故障传播速度：一种半隐式仿真方法
Quantify Gas-to-Power Fault Propagation Speed: A Semi-Implicit Simulation Approach
作者：Ruizhi Yu，Suhan Zhang，Yong Sun，Wei Gu，Shuai Lu，Baoju Li，Chengliang Hao
随着天然气在电力系统占比提升，燃气轮机和P2G设施作为气电系统关键连接，面临由管道破裂、泄漏引发的故障传播风险。本文首次采用半隐式仿真方法，系统研究气电系统中故障的跨域传播速度，建立了破裂与泄漏的微分代数方程模型，并利用刚性精确Rosenbrock格式有效处理高维多尺度刚性模型求解难题。
为准确捕捉关键事件，提出基于连续Runge-Kutta方法的关键时间定位策略。案例结果展示该方法在保证高精度基础上，实现了23-33倍加速，且准确识别气电动态关键事件。
研究发现，故障传播速度主要受故障位置和管道摩擦系数影响，在15公里范围内的气体故障
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11010178
📖 第4篇
📌 配电级时间耦合灵活性量化与优化：实现输配电网协调运行
Quantifying and Optimizing the Time-Coupled Flexibilities at the Distribution-Level for TSO-DSO Coordination
作者：Yilin Wen，Yi Guo，Zechun Hu，Gabriela Hug
针对分布式能源资源（DERs）规模化并网背景，本文提出统一时间耦合灵活性成本量化方法，适用于单体与聚合形式DER。基于此，开发了配电系统运营商（DSO）优化模型，实现DER灵活性对输电网的能量套利与辅助服务参与，实现TSO-DSO高效协调。
引入了边际灵活性价格（MFPs），用于衡量灵活性贡献及收益分配，确保激励相容、收益充足和DSO非营利，保证灵活性框架可持续性。基于电动汽车、储能和热泵特性，设计针对性灵活性成本系数，促进用户参与灵活性提供。
数值实验基于IEEE测试系统，验证方法有效性及广泛适用性，促进需求响应、虚拟电厂和市场参与，显著提升配电系统的安全性与经济效率，增强对整体电力系统的灵活性支持能力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10971961
📖 第5篇
📌 基于量子退火的电力网络并行仿真分区方法
Quantum Annealing Based Power Grid Partitioning for Parallel Simulation
作者：Carsten Hartmann，Junjie Zhang，Carlos D. Gonzalez Calaza，Thiemo Pesch，Kristel Michielsen，Andrea Benigni
针对现代电力系统日益增长的建模与仿真复杂度，本文提出了一种基于量子退火（QA）的电力网络最优分区方法，将整体系统划分为独立子系统，以实现并行仿真。将最优分区问题映射为通用QUBO优化模型，利用D-Wave量子处理器进行求解。
研究揭示现有量子硬件的规模限制（约200个节点）以及QUBO嵌入复杂性对求解时间的影响。通过线性扩展的QUBO公式，兼顾了硬件效率与系统规模适配，务求实现在保证分区合理性的前提下，提升仿真效率。
实验结果表明，针对小型测试网格，提出的方法可获得优良分区效果。展望未来，随着量子计算技术进步，该方法有望突破现有限制，处理更大规模电网，为智能电网的实时仿真和控制提供基础支持。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11031458
📖 第6篇
📌 电力系统小信号稳定性评估中参数敏感性的重新审视
Revisiting the Parameter Sensitivity for Small-Signal Stability Assessment
作者：Bazilah Khan，Shubhendu Bhasin，Nilanjan Senroy
针对电力系统小信号稳定性分析中参数敏感性结果不一致问题，本文提出了一种改进的敏感性分析方法。通过考虑参数对系统工作点的间接影响，与传统方法相比，能更准确捕捉参数变化对特征值的真实影响，并明确参数敏感性保持有效的变化范围。
方案通过线性化特征值轨迹获得更合适的敏感度指标，且推广至多参数同时影响情形，提升了参数调整的指导意义。基于单机无穷大系统验证了励磁系统增益、时间常数及初始电功率的敏感性评估，较传统法可识别之前的零敏感性盲区。
该方法实用价值突出，适用于设备测试、稳定性评估与控制器设计，帮助工程师避免参数调整导致的稳定性风险，保障电力系统运行的安全可靠。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11168906
📖 第7篇
📌 未知输入与协方差失配下电力系统分散动态状态估计的鲁棒自适应渐消无迹卡尔曼滤波器
Robust Adaptive Fading Unscented Kalman Filter for Decentralized Dynamic State Estimation in Power Systems Under Unknown Inputs and Covariance Mismatches
作者：Bo Chai，Shing Chow Chan，Yunhe Hou
针对电力系统同步电机动态状态估计中的未知输入及协方差失配问题，本文提出鲁棒自适应渐消无迹卡尔曼滤波器。该方法引入自适应渐消机制，缓解了状态与测量噪声协方差尺度失配带来的估计误差。
创新点包括：基于迹运算和最小二乘的两种渐消因子估计方式，结合低阶卡尔曼滤波与递归最小二乘算法。扩展了基于鲁棒统计的不良数据检测与抑制，增强了动态状态估计在异常条件下的准确性和鲁棒性。
实验基于东北电力协调委员会的测试系统，验证方法在不良数据与噪声协方差失配环境下，相较传统技术表现出更优的状态估计精度和未知输入估计能力，为智能电网的高可靠性运行提供保障。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11006299
📖 第8篇
📌 考虑注入不确定性的交流电网鲁棒拓扑控制
Robust Topology Control of AC Power Networks With Injection Uncertainties
作者：Anamika Tiwari，Abheejeet Mohapatra，Soumya Ranjan Sahoo
为解决最优输电切换在负荷与可再生能源注入不确定性下难以提供交流可行拓扑的问题，本文提出了一种两层级三阶段鲁棒交流最优输电切换模型，完全避免了潮流方程的线性化近似，确保所得拓扑满足交流可行性。
模型通过引入目标函数附加项及配合有效约束集，实现线路开关的非线性收敛和算法的平稳性。采用主问题与两个顺序从问题分解，揭示了最坏不确定性实现，且确保严格数学收敛性。
设计混合整数线性规划主问题与确定性交流最优潮流、最坏场景从问题联合求解，利用不确定性预算约束降低保守性，结合加速广义Benders分解法，在真实系统中验证了该方法的优异鲁棒性和计算效率。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=10938936
📖 第9篇
📌 电力系统暂态稳定评估中神经网络的鲁棒性认证
Robustness Certification of Neural Networks for Power System Transient Stability Assessment
作者：Liangyuchen Lu，Yanzhen Zhou，Hongtai Zeng，Zhengcheng Wang，Hongbin Sun，Qinglai Guo
针对神经网络在电力系统暂态稳定评估（TSA）中的脆弱性，本文提出统一的鲁棒性认证框架，定义鲁棒率（RR）和认证率（CR）指标，实现了不同认证算法的公平比较和更可信的认证结果。
基于物理约束的交流潮流线性化嵌入，设计了两阶段认证流程：第一阶段推导非平凡的鲁棒性下界，第二阶段验证样本的暂态稳定性上界。该认证兼备物理可行性与数学严谨性。
提出基于认证筛选机制，利用对立样本进行多周期对抗训练，显著提升神经网络的鲁棒性。验证结果表明，该方法在IEEE 39节点和实际区域电网中表现出更高的认证准确性和实际应用价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11018802
📖 第10篇
📌 基于频域谐波平衡原理的电网接口变流器自持振荡分析
Self-Sustained Oscillation Analysis of Grid-Interfaced Converters by Frequency-Domain Method Considering Harmonic Balance Principle
作者：Shuai Yuan，Zhixiang Zou
针对电网跟随型(GFL)变流器的同步稳定性问题，本文提出基于频域方法和谐波平衡原理的自持振荡分析框架，研究极限环(LC)对系统稳定边界的决定作用。
创新采用解析方法而非传统数值解，推导极限环的参数和轨道，并通过环路变换技术选择性放大基波，抑制谐波，确保分析精度与可靠性。
理论与实验显示，极限环的自激特性由系统固有参数控制。通过调整锁相环比例增益、积分增益及输出功率，能够显著增强变流器在弱电网条件下的稳定性，为新能源并网系统的稳定运行提供了重要物理指导。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11124330
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