Voltage Stability Studies for Distribution Networks: Assessing Load Dynamics
本文提出了一种潜在的负荷动态，可能导致电压不稳定或崩溃的配电网的调查。通过基于相量的，时域模拟的动态负载（DL）模型从文献中，我们表明，负载动态单独不会导致电压不稳定或崩溃。通过将DL模型与基准模型进行比较，我们确定了DL模型的一个重要限制。我们排除了这一限制，并建议未来的工作使用负载模型的物理状态变量。通过研究负载动态何时以及如何导致电压不稳定，我们能够很好地开发控制和维持配电网电压稳定性的系统。
2021-08-05 cs.SY eess.SY
A Network Decoupling Method for Voltage Stability Analysis Based on Holomorphic Embedding
提出了一种基于全纯嵌入的电压稳定网络解耦方法。使用所提出的HE方法与物理负载比例因子s，它开发了一组解耦的两个总线之间的目标总线和摆动总线的电路通道。相应地，在每个通道中引入名为σ（s）的复值虚拟指标，以确保准确性来评估预期操作条件的电压稳定性。然后，在每个节点的稳定裕度可以通过可视化其各自的σ（s）指标在σ平面上与电压崩溃的统一边界进行分析。此外，由于嵌入了物理载荷，可以解析地给出各节点的σ（s）随工况变化的轨迹。在IEEE 14节点电力系统上验证了所提网络解耦方法的有效性。
2020-03-27 cs.SY eess.SY
Local Measurement Based Robust Voltage Stability Index & Identification of Voltage Collapse Onset
本文讨论了利用局部现场测量实时监测长期电压失稳（LTVI）的问题。现有的基于局部测量的方法使用戴维南等效参数估计，这是敏感的测量噪声。为了解决这个问题，我们避免了戴维南的方法，通过投影的潮流方程作为圆开发本地静态电压稳定指标（LS-VSI），是强大的测量噪声。所提出的方法是一个有吸引力的选择，因为它的分散性，噪声的鲁棒性，和现实的建模。接下来，我们利用LS-VSI提出了一个新的本地动态VSI（LD-VSI）来识别由大扰动和有载分接开关动态触发的LTVI。LD-VSI不仅可以通过报警识别不稳定的开始，还可以识别电压崩溃点（VCP）。广泛的数值验证比较LS-VSI与现有的方法是在IEEE 30总线和更大的测试系统，如2000总线德克萨斯州合成电网，以验证的鲁棒性，准确性和态势感知功能。我们还使用PSSE动态仿真验证了北欧电网上的LD-VSI行为。当与现有的方法相比，我们观察到，LD-VSI不仅是更强大的测量噪声，但也可以识别VCP。
2022-03-24 cs.SY eess.SY math.AG
Voltage Stability Assessment with Path-Coupled Load Growth and Corrective Generator Response
本文提出一种纳入校正发电机响应的路径耦合电压稳定裕度评估方法，可捕捉发电机重新调度对评估的影响，为裕度增强提供指导并量化稳定提升的经济成本。
2026-08-18 cs.SY eess.SY
Multi-Stage Holomorphic Embedding Method for Calculating the Power-Voltage Curve
University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）
本文提出多阶段全纯嵌入法以解决计算重载电力系统功率-电压曲线时的精度问题，通过验证新英格兰39节点系统并对比传统连续功率流方法验证了方法的准确性。
2017-05-04 cs.SY eess.SY
On the Effect of Tap Changers and Nonlinear Loads on Voltage Stability
针对2024年欧洲东南部电力系统停电事件，研究评估了非线性负荷下有载分接开关（OLTC）对电压稳定性的影响，以揭示此类场景下的潜在失稳机制。
2025-09-04 cs.SY eess.SY
Analytical Prediction of Equilibrium Existence in Current-Limited Grid-Forming Inverters
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文针对限电流型网侧电压支撑逆变器，构建分析框架预测圆形电流限制器激活时的电网电压边界，通过分段光滑系统建模与延拓公式，经仿真验证其可预测电压崩溃的不同情形。
2026-10-22 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Converters control based on DC voltage feedback
可再生能源通过电力电子变换器接入电网，而电力电子变换器的不足使得同步发电机/电机（SM）的惯性损失。随着可再生能源在电力系统中的日益普及，降低了系统的频率和电压稳定性。并网变流器通过控制方式模拟同步电动机的功能，提供惯性和稳定调节机制，提高电网的稳定性。这类变换器的控制方法有虚拟同步机控制、可重构虚拟振荡器控制等，这些控制方法主要采用交流侧状态反馈，不监测直流侧状态。分析了考虑电网稳定的GFC控制策略，包括频率下垂控制、虚拟同步机控制和可调度虚拟振荡器控制。当负载扰动较大时，会出现直流侧电压崩溃问题。提出了考虑直流侧电压反馈的GFC控制方法，既能保证并网的同步特性，又能解决直流侧电压崩溃问题。IEEE-9节点系统算例验证了该方法的有效性。
2020-09-12 cs.SY eess.SY
Impasse Surface of Differential-Algebraic Power System Models: An Interpretation Based on Admittance Matrices
绝境面是电力系统微分-代数方程（DAE）模型中的一个重要概念，与短期电压崩溃密切相关。本文建立了系统轨迹到达绝境面的必要条件。该条件是在关于电力网络，发电机和负载的导纳矩阵，它指定了这些系统组件之间的相互作用，可以引起电压崩溃的模式。它适用于具有高阶同步发电机、静态负载、感应电动机负载和有损电力网络的通用DAE模型。我们还确定了一类静态负载参数，防止电力系统从击中的僵局表面，这证明了一个猜想Hiskens，几十年来一直没有解决。此外，所得到的结果导致了电压崩溃的早期指标和一个新的观点，电力网络的电感补偿有积极的作用，防止短期电压崩溃，这是通过数值模拟验证。
2022-12-18 cs.SY eess.SY math.OC
High Tension Lines: Predicting robustness of high-voltage power-grids to cascading failure using network embedding
本文探讨了图嵌入方法是否可以作为一种工具来分析网络科学框架内的电网的鲁棒性。本文重点介绍了应变提升拉伸弹簧嵌入（SETSe）算法，并将其与node2vec和Deep Graph Infomax进行了比较，并测量了平均边缘容量和线负载。测试了这五种方法在随机攻击下预测网络巨型组件崩溃点的能力。该分析使用了七个电网网络，从14到2000个节点不等。总的来说，通过加载网络的边缘以具有一定范围的容差并将网络容量集中到较少的边缘中，为每个网络创建了3456个负载简档。为每个负载配置文件生成100个随机攻击序列，并记录每个配置文件的巨型组件崩溃所需的平均攻击次数。然后比较所有五种方法中每个载荷曲线的嵌入值与平均崩溃点之间的关系。据发现，只有SETSe和线路负载表现良好的代理与$R^2 = 0.89$的两个措施的鲁棒性。当在时间序列正常操作条件下进行测试时，线路负载表现非常好（$R=0.99$）。然而，SETSe算法通过利用其方法局部平滑和节点特征的全局加权来提供可解释的地理嵌入，从而提供对电网状态的有价值的定性洞察。本文表明，图表示算法可以用来分析网络特性，如级联故障攻击的鲁棒性，即使当网络嵌入在节点级。
2021-05-27 cs.SY eess.SY
Embedding AC Power Flow in the Complex Plane Part I: Modelling and Mathematical Foundation
本文第一部分将AC功率流问题与电压控制及指数负载模型嵌入复平面，提出两种电压控制建模方法，利用解析延拓理论解决传统数值方法难题，探讨Pade近似在复函数解析延拓中的作用及电压崩溃的判据。
2016-07-18 cs.SY eess.SY
Voltage stress minimization by optimal reactive power control
电力系统中的一个标准操作要求是电压幅值位于预先指定的范围内。传统的工程智慧表明，这种严格调节的配置文件，强加的系统设计的目的和良好的网络操作，也应该保证一个安全的系统，操作远离静态分叉不稳定性，如电压崩溃。然而，总的来说，这两个目标是不同的，必须分别执行。我们制定了一个最优化问题，最大限度地通过注入无功功率的电压崩溃的距离，受潮流和操作电压约束。通过利用一个线性逼近的潮流方程，我们到达一个凸的重新制定，可以有效地解决了最佳的注入。我们还解决了规划问题的资源分配，通过重铸我们的问题，在稀疏促进框架，使我们能够选择所需的折衷之间的最优注射和所需的执行器的数量。最后，我们提出了一个分布式算法来解决最优化问题，表明它可以实现在线反馈控制器。我们用IEEE30总线网络说明了我们的结果的性能。
2016-02-05 cs.SY eess.SY math.OC
Embedding AC Power Flow with Voltage Control in the Complex Plane : The Case of Analytic Continuation via Padé Approximants
University of Michigan（密歇根大学）；Steklov Mathematical Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院斯捷克洛夫数学研究所）
本文提出将电压幅值约束的AC功率流问题嵌入复平面的方法，通过解析延拓理论解决传统数值方法的难题，展示Padé近似子在复函数延拓中的关键作用，并验证所提方法优于牛顿-拉夫森法和半正定松弛法。
2015-03-28 cs.NA cs.SY eess.SY
Towards Critical Clearing Time Sensitivity for DAE Systems with Singularity
标准的电力系统模型是参数相关微分代数方程（DAE）类型。暂态事件发生后，电压崩溃可以作为暂态潮流解的分叉而发生，其特征在于系统轨迹到达状态空间中的奇异表面，在该奇异表面处电压因果关系丧失。如果故障预计会导致电压崩溃，则需要采取预防性控制决策，例如改变AVR设置，以增强系统稳定性。在这方面，临界清除时间（CCT）的可控系统参数的灵敏度的知识可以有很大的帮助。DAE系统的拟稳定边界比ODE系统更复杂，其中除了不稳定平衡点（UEP）和周期轨道之外，奇异性起着重要作用，使问题具有挑战性。稳定性边界则由许多动态不同的组件。在目前的工作中，我们推导出CCT敏感性的临界故障的轨迹相交的奇异表面本身，这是一个这样的组件形成的稳定边界的现象的表达式。为了获得视觉上的洞察力，一个小的测试系统的结果进行了说明。
2020-02-20 cs.SY eess.SY
The Iberian Blackout: A Black Swan or a Gray Rhino? A Protection-Aware Dynamic Voltage Security Assessment
Vanderbilt University（范德堡大学）
针对2025年伊比利亚大停电事件，提出一种保护感知的动态电压安全评估方法，通过模式有限窗电压映射和单调拾取级联筛选，预测保护电压越限风险并优化最小快速无功动作。
2026-11-03 cs.SY eess.SY
Approximating Voltage Stability Boundary Under High Variability of Renewables Using Differential Geometry
本文提出基于微分几何的方法，通过提取潮流解流形的内禀几何信息并构建测地线近似，高效预测可再生能源高变异性下的电压稳定边界与崩溃点。
2023-10-03 cs.SY eess.SY
Power Flow Solvability with Volt-Var Controlled Inverter-Based Resources
Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）
本文基于IEEE 1547标准，研究含逆变器资源的配电网中电压-无功控制对潮流解存在性的影响，通过相量表示法建立复数固定点形式的潮流方程，并利用布劳威尔不动点定理推导解存在条件。
2026-04-19 cs.SY eess.SY
Solvability of Power Flow Equations Through Existence and Uniqueness of Complex Fixed Point
Energy Systems Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室能源系统部）；School of Industrial and Systems Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院工业与系统工程学院）
本文提出了一种新的分析方法，利用复域中固定点的收缩性质，为功率流方程的解的存在性和唯一性提供了更强的充分条件，并通过大量计算实验验证了其有效性。
2019-04-18 cs.SY eess.SY math.OC
Make Safe Decisions in Power System: Safe Reinforcement Learning Based Pre-decision Making for Voltage Stability Emergency Control
针对可再生能源高渗透带来的电压稳定紧急控制挑战，提出基于安全强化学习的预决策框架，利用神经网络和梯度投影算法保证安全，在IEEE 39节点和广东电网验证有效。
2024-05-26 cs.SY eess.SY
Modeling of Non-linear Dynamics of Lithium-ion Batteries via Delay-Embedded Dynamic Mode Decomposition
South Dakota State University（南达科他州立大学）
本文提出了一种基于延迟嵌入动态模式分解的数据驱动模型，用于高效建模锂离子电池的非线性动力学，通过仅利用电压和电流数据预测不同荷电状态和老化水平下的端电压。
2026-01-29 cs.SY eess.SY
A Stackelberg Security Investment Game for Voltage Stability of Power Systems
我们建立了一个电力系统的攻击者和防御者之间的Stackelberg博弈。攻击者试图秘密地和智能地改变电力系统的负载设定点，使得电网的电压稳定裕度减小，从而将整个系统推向电压崩溃。防御者或系统运营商的目标是通过打开控制设备（如并联电容器组）重新调整无功功率注入电网来补偿这种减少。提出了一种改进的反向归纳法，以寻找一个基于成本的Stackelberg均衡（CBSE），该均衡在预算和隐蔽性约束下，节省了参与者的成本，同时提供了参与者投资资源的最优分配。我们分析了所提出的游戏广泛的IEEE 9总线电力系统模型和IEEE 39总线电力系统模型的性能的一个例子。证明了防御者能够保持系统的稳定性，除非其安全预算远低于攻击者的预算。
2020-09-11 cs.GT cs.SY eess.SY
Minimum Bounding Sets for N-1-1 Branch Contingencies Under Thermal and Voltage Limits in Linear Network Models
The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；CURENT (Center for Ultra-Wide-Area Resilient Electric Energy Transmission Networks)（超广域弹性电力能源传输网络中心）
本文针对线性网络模型下的N-1-1支路故障，确定了双支路故障对的最小边界集，构建的最佳优先搜索在大规模公共系统上大幅减少了故障对评估量，并探讨了向非线性模型转化的差距。
2026-10-12 cs.SY eess.SY
Approximate Analytical Solutions of Power Flow Equations Based on Multi-Dimensional Holomorphic Embedding Method
Department of Energy, Aalborg University（奥尔堡大学能源系）
本文提出一种多维全纯嵌入方法（MDHEM），通过寻找物理芽解并任意嵌入每个功率、每个负荷或负荷组，以获得电力流方程的显式近似解析解。该方法使在高维空间中电力流方程的完整近似解析解成为可能，因为每个节点的电压向量可以显式表示为所有负荷的收敛多元幂级数。与传统的迭代方法和不准确的灵敏度分析方法不同，该方法可以离线准备所有运行条件下的电力系统代数变量，并通过仅将任何运行条件的值代入非线性多元幂级数的尺度中进行在线评估。在4节点测试系统和IEEE 14节点标准系统上的案例研究验证了所提方法的有效性。
2017-09-18 cs.CE cs.SY eess.SY
Random load fluctuations and collapse probability of a power system operating near codimension 1 saddle-node bifurcation
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对运行在传输极限附近的电力系统，研究随机负荷波动对电压稳定性的影响，通过计算状态向量的自相关函数解释临界慢化现象，并构建新的指示函数来估计崩溃概率和平均清除时间，同时提出最小化崩溃概率的控制策略。
2012-12-06 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Voltage Multistability and Pulse Emergency Control for Distribution System with Power Flow Reversal
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究了具有功率流反转的配电系统中多稳态现象，提出了一种脉冲紧急控制策略以恢复系统至正常状态，通过动态仿真验证了该方法的有效性。
2015-04-14 cs.SY eess.SY math.DS
Physics-informed Evolutionary Strategy based Control for Mitigating Delayed Voltage Recovery
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Google Brain（谷歌大脑）；Google Inc（谷歌公司）
在这项工作中，我们提出了一种新的数据驱动，实时电力系统电压控制方法的基础上的物理指导Meta进化策略（ES）。主要目的是快速提供一个自适应控制策略，以减轻故障引起的延迟电压恢复（FIDVR）的问题。强化学习方法已经被开发用于相同或类似的具有挑战性的控制问题，但它们遭受训练效率低下和缺乏“角落或看不见”场景的鲁棒性。另一方面，在电力系统中已经开发了广泛的物理知识，但是在基于学习的方法中很少利用。为了解决这些挑战，我们引入了可训练的动作掩码技术，用于将物理知识灵活地嵌入RL模型中，以排除不必要或不利的动作，并在样本效率，控制性能和鲁棒性方面取得了显着的改善。此外，我们的方法利用过去的学习经验来获得代理梯度，以指导和加速训练中的探索过程。对IEEE 300节点系统的案例研究以及与其他最先进的基准方法的比较证明了我们方法的有效性和优势。
2021-11-29 cs.LG cs.NE cs.SY
Investigating early warning signs of oscillatory instability in simulated phasor measurements
本文研究了小规模电力系统接近霍普夫分歧点时负载母线电压幅值方差单调增加的特性，探讨其在高分辨率相量测量中用于监测振荡稳定性的应用。
2013-12-18 cs.SY eess.SY nlin.CD
