Small disturbances can trigger cascading failures in power grids
随着电力需求的急剧增长,世界范围内电网大面积停电事故频繁发生。级联故障是网络中断的主要原因。因此,揭示电网中复杂的级联机制,有助于设计有效的策略抑制故障,进一步保证用户的稳定供电。基于网络动力学的最新进展,提出了一种基于李雅普诺夫稳定性的复杂网络级联故障分析框架。我们抛弃了传统静态故障模型中网络稳定的假设,发现小扰动实际上可以触发不稳定网络的级联故障。更严重的是,这种故障往往伴随着平衡转换过程中的线路过载故障。通过对西班牙电网的仿真分析,总结出这种新的失效模式具有发生率低、破坏性大、传播速度快等特点。它通常倾向于首先发生在边缘节点,然后传播到中心节点。这些特征与实践中对停机的经验观察是一致的。
2019-07-30 cs.SY eess.SY
Impacts of Earthquakes on Electrical Grid Resilience
这是美国最复杂、最具破坏性的灾难场景之一。太平洋西北地区和俄勒冈州面临的卡斯卡迪亚俯冲带是一个大规模地震事件。该区域的电网缺乏抵御大推力地震、强大海啸、数百次余震和火山活动增加所造成破坏的能力,所有这些都极有可能是这一危险的组成部分。这项研究旨在促进对韧性的进一步理解和改善。通过将历史地震的电力系统相关经验系统化,并从其他地区收集关于如何加强网络设计、建设和运营的实用和创新想法,正在朝着更具弹性的抗震电网迈出重要步伐。本文介绍了相关的研究结果,旨在为那些也在努力提高电网弹性的人提供一个概述和有用的指导。
2022-12-27 cs.SY eess.SY
An Electrical Grid with Discrete Energy Levels
针对电网供需平衡难、可持续能源接入加剧波动的问题,构建随机扰动马尔可夫链模型,采用离散能级加本地短期储能单元的方案,证明其在随机波动能源条件下可长期保持稳定。
2024-05-16 cs.SY eess.SY
Impact of Inverter-Based Resources on the Protection of the Electrical Grid
Montana State University(蒙大拿州立大学);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
研究逆变器型资源对电网保护的影响,分析其对电网可靠性与安全性的挑战,并探讨现有保护方法和行业现状。
2026-03-29 cs.SY eess.SY
An Electrical Structure-Based Approach to PMU Placement in the Electric Power Grid
People’s Education Society University(人民教育社会大学);Lehigh University(利哈伊大学)
本文基于电网中各节点之间电气连通性的强特征,提出一种新的PMU部署方法,通过优化二进制整数规划实现网络可观测性,提升了状态估计和故障检测的性能。
2015-05-17 cs.SY eess.SY
Joint Optimal Pricing and Electrical Efficiency Enforcement for Rational Agents in Micro Grids
University of Padova(帕多瓦大学);KTH Royal Institute of Technology(瑞典皇家理工学院)
本文提出一种联合优化模型,考虑能源交易与电网优化,通过非凸问题转换为凸问题,探讨集中与分布式解决方案,验证最优策略的有效性。
2017-06-29 cs.SY eess.SY
Comparision of Traditional and Fuzzy Failure Mode and Effects Analysis for Smart Grid Electrical Distribution Systems
可靠性评估是识别、解释和减少安全关键系统(如智能电网)中潜在故障的不可或缺的技术。故障模式与影响分析(FMEA)是风险分析的一种有据可查的技术,用于研究故障模式对安全关键系统(如智能电网)的影响。在传统的FMEA中,故障模式的优先级是基于称为风险优先数的数字评估。风险优先数(RPN)定义为三个风险因素(即严重度(S)、发生率(O)和可检测性(D))的乘积。这些风险因素通常是通过广泛的团队努力和判断来实现的,这可能导致错误和不一致。针对传统FMEA方法的不足,提出了一种基于模糊的FMEA方法来生成可靠的风险优先级排序。在这项研究中,传统的和基于模糊的FMEA风险优先级排序的智能电网配电系统进行了比较,并提出了建议的基础上分析。结果证明了模糊FMEA方法的有效性。
2022-05-10 cs.SY eess.SY
IoT-enabled Distributed Cyber-attacks on Transmission and Distribution Grids
本文提出一种分析物联网控制负载分布式网络攻击对电网影响的建模框架,通过双层优化分析配电与输电电网的 techno-economic 互动,并通过案例研究展示攻击对电网的潜在影响。
2017-06-22 cs.SY eess.SY
Vulnerability Assessment of Power Grids Based on Both Topological and Electrical Properties
在现代电网中,局部故障或攻击可能引发灾难性的连锁故障,这使得评估电网的攻击脆弱性具有挑战性。本文定义了$K$ -链路攻击问题,研究了电网在连锁故障下的攻击脆弱性。特别地,我们提出了一个基于拓扑和电力网络的电气特性的链路中心性度量。根据这种中心性,我们提出了一种贪婪攻击算法和一种最优攻击算法。在标准IEEE节点测试数据上的仿真结果表明,优化攻击在破坏电网方面优于贪婪攻击和传统的基于PSO的攻击。此外,贪婪攻击具有较小的计算复杂度比最优攻击和基于PSO的攻击具有足够的攻击效率。我们的工作有助于了解电网的脆弱性,并为确保电网安全提供了一些线索。
2019-09-03 cs.SY eess.SP eess.SY
Mixed integer nonlinear programming for Joint Coordination of Plug-in Electrical Vehicles Charging and Smart Grid Operations
University of Technology Sydney(悉尼科技大学);The University of New South Wales(新南威尔士大学)
本文提出利用混合整数非线性规划优化插电式电动汽车充电与电网调度,通过bang-bang策略降低充电和发电成本,抑制电动车集成影响。
2018-06-07 cs.SY eess.SY
Interface Networks for Failure Localization in Power Systems
输电电力系统通常由相对独立运行的互联子电网组成。当故障发生时,期望将其影响定位在故障发生的子网格内。本文介绍了三个接口网络连接子网格,实现更好的故障定位,同时保持强大的网络连通性。所提出的接口网络进行了验证与数值实验的IEEE 118节点测试网络下的直流和交流潮流模型。
2022-05-12 cs.SY eess.SY
Analyzing and Mitigating the Impacts of GMD and EMP Events on the Electrical Grid with PowerModelsGMD.jl
地磁扰动和E3高空电磁脉冲事件通过不利地影响和损坏高压输电网络和设备对电网构成实质性威胁。为了评估风险并减轻这些危害的潜在影响,本文提出了PowerModelsGMD. PMsGMD)。PMsGMD是一个开放源代码的Julia软件包,用于解决地磁感应电流系统中的准直流线路潮流和交流潮流问题。与商业软件解决方案不同,它是可扩展的,适用于各种问题。这个框架的灵活性证明了它的问题,通过线路切换确定缓解策略的时间延长的Transformer加热问题。PMsGMD的概述本文介绍:介绍其设计,验证其实施,其性能和有效性的演示,以及如何将其应用于辅助系统操作决策的描述。
2021-04-07 cs.SY eess.SY
Identification and Analysis of Cascading Failures in Power Grids with Protective Actions
Nanyang Technological University(南洋理工大学)
本文研究了电力系统中导致最坏级联故障的初始扰动识别与分析,提出了一种最优控制方法来确定电力传输系统支路上最破坏性的扰动,并在凸优化框架中考虑保护动作如负荷削减和发电调度,以防止级联停电。通过求解代数方程组获得识别最破坏性扰动的必要条件,并通过IEEE RTS 24节点系统进行数值模拟验证。
2019-03-29 cs.SY eess.SY
The Impact of the Topology on Cascading Failures in Electric Power Grids
Delft University of Technology(代尔夫特理工大学);TNO (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research)(荷兰应用科学研究组织)
本文研究电网拓扑对级联故障鲁棒性的影响,提出有效图电阻指标,结合电力流特性优化电网拓扑以提高鲁棒性。
2013-11-29 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
EXPOSE the Line Failures following a Cyber-Physical Attack on the Power Grid
Princeton University(普林斯顿大学);Columbia University(哥伦比亚大学)
本文研究了网络-物理攻击对电力网络的影响,提出EXPOSE算法用于检测和恢复攻击区域内的线路故障和电压,算法在可扩展性和准确性上优于现有方法。
2017-09-21 cs.SY eess.SY
Cascading Failures in Power Grids
本文研究了人为攻击对国家电力系统造成的后果。我们考虑两种类型的攻击:($i$)攻击对手使用战术武器,并摧毁了大部分的网格,物理上针对一个大的地理区域;($ii$)有针对性的攻击对手,采取了少量的关键组件在网络中的同时。我们的分析使用($i$)的基础电网,包括拓扑结构,控制和保护组件的现实表示,($ii$)的有针对性的攻击场景的现实表示,和($iii$)的动态稳定性分析,这超出了传统的工作,包括结构和线性流分析。这种现实的分析是昂贵的,但至关重要的,因为它可以捕捉级联故障,由于攻击引起的瞬态不稳定性的结果。我们的模型承认在保护系统中存在隐藏的故障,导致继电器误操作。我们分析了不同级别的隐藏故障的连锁停电的程度。我们的研究结果表明:($i$)战术攻击具有显著的社会、经济和健康损害,但不一定导致区域级联;相反,有针对性的攻击可导致显著级联并导致大区域上的断电。我们的工作表明,有必要加强电网,不仅要防止网络攻击,还要防止物理攻击。此外,我们表明,现实的表示和分析可以导致从根本上新的见解,简化模型是不可能捕捉。最后,这些方法和结果帮助我们识别网格中的关键元素;然后可以以更精确的方式加固系统以减少漏洞。
2022-09-26 cs.SY eess.SY
Most probable failure scenario in a model power grid with random power demand
University of Arizona(亚利桑那大学)
研究电力网络中随机功率需求下系统故障最可能场景,提出两种数值方法确定最优故障演化路径,基于此可估算单位时间故障概率。
2013-09-28 cs.SY eess.SY math.OC
Network-aware EV charging and discharging in unbalanced distribution grids: A distributed, robust approach against communication failures
本文提出一种基于ADMM的分布式电动汽车充放电算法,在不平衡配电网中考虑用户经济性与网络约束,并通过有限信息交换实现协同,同时具备对通信故障的鲁棒性,仿真验证了其有效性。
2023-10-17 cs.SY eess.SY
Cascading Failures in Power Grids - Analysis and Algorithms
Columbia University(哥伦比亚大学);Laboratoire d’Informatique Fondamentale de Marseille(马赛基础信息学实验室)
本文分析电力网络中级联线路故障的影响,提出基于伪逆矩阵的高效算法,探讨了电阻距离和伪逆矩阵在故障预测中的作用,证明了相关问题的计算复杂性。
2014-02-07 cs.SY eess.SY
A Thermal-Electrical Co-Optimization Framework for Active Distribution Grids with Electric Vehicles and Heat Pumps
Distribution System Operator, Electricity Authority of Cyprus(塞浦路斯电力局配电系统运营部门);Dept. of Electrical & Computer Engineering, & Informatics, Cyprus University of Technology(塞浦路斯科技大学电气与计算机工程及信息学系)
本文提出了一种整合热泵和电动汽车的热电协同优化框架,通过优化提升配电网运行效率,减少损耗和设备老化。
2026-01-29 cs.SY eess.SY
Deep Reinforcement Learning for Power Grid Multi-Stage Cascading Failure Mitigation
School of System Science and Engineering(系统科学与工程学院)
针对现有单阶段策略难以处理电网多级连锁故障的问题,本文构建仿真环境,并采用确定性策略梯度强化学习实现连续控制,在 IEEE 14-bus 与 IEEE 118-bus 系统中验证了缓解效果。
2025-05-13 cs.AI cs.SY eess.SY
Review, Definition and Challenges of Electrical Energy Hubs
本文提出电能枢纽(EEH)的技术定义,分析其控制、规划与保护三类电气挑战,并评估在建及规划电网项目是否属于EEH类别,为多吉瓦级可再生能源汇集与并网提供指导。
2025-04-08 cs.SY eess.SY
Topology-Aware Spatio-Temporal Graph Transformer for Predicting Smart Grid Failures
North Dakota State University(北达科他州立大学);North Carolina A&T State University(北卡罗来纳农业与州立大学);University of North Carolina at Charlotte(北卡罗来纳大学夏洛特分校);University of South Florida(南佛罗里达大学)
本研究提出拓扑感知的时空图Transformer模型,通过整合物理网络拓扑与时间序列数据,提升智能电网故障预测的准确性与可靠性。
2026-01-06 cs.SY eess.SY
Development of Bayesian Component Failure Models in E1 HEMP Grid Analysis
针对E1 HEMP对电网组件影响的确定性评估计算量大且数据不足的问题,提出利用贝叶斯先验结合少量测试数据构建统计组件故障模型,以低成本和低计算负担实现电网模拟分析。
2024-06-04 cs.SY eess.SY stat.AP
Cascading Failures in AC Electricity Grids
Jacobs University(雅各布斯大学);Carl von Ossietzky Universität Oldenburg(卡尔·冯·奥西茨基老enburg大学);Pohang University of Science and Technology(浦项科技大学)
研究了交流电网中单个传输元件突发故障引发的级联故障现象,发现其概率遵循幂律衰减,且系统规模与阈值影响显著,实证分析显示大规模发电机和用户集群更易受级联故障影响。
2016-08-12 cs.SY eess.SY nlin.AO
Towards a Universal Approach for Identifying Cascading Failures of Power Grids
Nanyang Technological University(南洋理工大学);Institute of Catastrophe Risk Management, Nanyang Technological University(南洋理工大学灾难风险管理研究所);Future Resilient Systems, Singapore-ETH Centre(新加坡-苏黎世联邦理工学院中心未来弹性系统);School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University(南洋理工大学电气与电子工程学院)
本文提出一种通用方法,用于识别可能引发电力系统最坏情况连锁故障的初始破坏性故障,通过统一数学框架和Jacobian-Free Newton-Krylov方法解决故障识别问题。
2019-04-13 cs.SY eess.SY
Towards Statistical Methods for Minimizing Effects of Failure Cascades
本文讨论了在电力电力系统中采取发电和负荷调度等纠正措施以减小输电线路故障影响的可能性。三个损失函数(以网格为中心,以消费者为中心,影响本地化)被用来统计评估初始偶发故障的临界性。AC和DC电网模型的学习计划结合了Monte Carlo方法与凸动态规划公式,并引入了自适应选择过程,说明了IEEE-30总线系统。
2022-11-02 cs.SY eess.SY
Physics-Informed Graph Neural Jump ODEs for Cascading Failure Prediction in Power Grids
University of Michigan–Dearborn(密歇根大学迪尔伯恩分校)
本文提出PI-GN-JODE模型,结合图神经网络、连续电力再分配ODE和跳跃过程处理,实现电力网络级联故障的实时预测,通过物理正则化提升预测精度,实验表明在IEEE 24-bus和118-bus系统中表现优异。
2026-03-21 cs.SY eess.SY
Grid-Compatible Flexibility from Multi-Energy Systems via Cyclic-Terminal Economic MPC with Hybrid Thermal-Electrical Dynamics
University of Stuttgart(斯图加特大学)
本文提出混合热-电动态的循环终端经济模型预测控制框架,实现多能源系统协调优化,揭示预测时域与终端惩罚权重的替代关系,提升电网兼容灵活性。
2026-08-10 cs.SY eess.SY
AI Data Centers Meet Electrical Grids: A Review of Power Challenges and Coordinated Solutions
University of Alberta(阿尔伯塔大学)
本综述梳理AI数据中心从设备到电网的电力输送链,分析其对稳定性、可再生能源和低碳规划的影响,并提出跨层级协同的缓解策略与关键研究需求。
2026-10-08 cs.SY eess.SY
Line failure probability bounds for power grids
CWI(荷兰数学与计算机科学研究学会);Eindhoven University of Technology(埃因霍温理工大学)
本文基于直流近似和高斯噪声假设,推导了电力网络中线路故障概率的上界,得到凸多面体安全运行容量区域,适用于现有规划方法。
2016-11-07 cs.SY eess.SY math.OC
Bang-Bang Charging of Electrical Vehicles by Smart Grid Technology
University of Technology Sydney(悉尼科技大学);Queen’s University Belfast(贝尔法斯特女王大学);Princeton University(普林斯顿大学);The University of New South Wales Sydney(新南威尔士大学)
本文研究了如何通过智能电网技术协调电动汽车充电与电网发电,以最小化电动汽车接入的负面影响和发电成本,同时满足电网运行约束和各方需求,采用bang-bang充电策略和混合整数非线性规划进行优化。
2018-10-18 cs.SY eess.SY
Interaction Graphs for Cascading Failure Analysis in Power Grids: A Survey
了解和分析电网中的连锁故障一直是许多研究者关注的焦点。然而,这些系统中大量组件之间的复杂相互作用及其对级联故障的贡献尚未完全了解。因此,各种技术已经被开发出来,并用于建模和分析的电力网的组件之间的级联故障的基础相互作用。这些方法对于揭示电力系统物理模型和拓扑结构中可能不容易获得的基本信息非常重要。一般而言,系统的组件之间的影响和相互作用可能由于控制功率流动态的电的物理特性以及系统的组件之间的其他功能和网络依赖性而在本地和远处发生。为了推断和捕获这样的交互,基于电的物理学的数据驱动的方法或技术已经被用于开发电网的组件之间的交互的基于图形的模型。在这篇综述中,我们回顾了开发交互图的各种方法以及使用这些图进行电网可靠性和连锁故障分析的研究。
2020-05-14 cs.SY eess.SY physics.data-an
Multilayer control of synchronization and cascading failures in power grids
本文提出一种多层网络控制方案,结合比例与积分控制律,并考虑过载条件,以应对电网大扰动导致的失同步和级联故障,并在意大利高压电网上验证。
2023-12-27 cs.SY eess.SY math.DS
A Unifying Framework for the Electrical Structure-Based Approach to PMU Placement in Electric Power Systems
Lehigh University(利哈伊大学)
本文提出基于电气结构的PMU布置统一框架,利用电阻距离度量构建连接矩阵,并通过SVD分析解决PMU位置问题,揭示奇异向量与平均电阻距离之间的联系。
2013-12-02 cs.SY eess.SY
Emergent failures and cascades in power grids: a statistical physics perspective
CWI, Amsterdam(阿姆斯特丹数学与计算机科学中心);California Institute of Technology, Pasadena, California(加州理工学院)
研究电力网格中因间歇性可再生能源输入噪声导致的故障传播机制,结合统计物理与电力流物理,通过德国输电网数据验证小噪声极限下的数学严谨性。
2018-04-20 cond-mat.dis-nn cs.SY eess.SY
Electrical Structure-Based PMU Placement in Electric Power Systems
Lehigh University(利哈伊大学)
本文基于电阻距离构建网络连通性矩阵,用于IEEE标准节点系统中的PMU布置优化,发现相比拓扑结构需更多PMU以实现完全可观测性。
2013-09-05 cs.SY eess.SY
Nodal Braess's Paradox and Inertia Destabilization with Dynamic Node and Line Failures in Power Grids
Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK)(波茨坦气候影响研究所);Reiner Lemoine Institut gGmbH(莱纳·莱莫因研究所);Technische Universität Berlin(柏林工业大学);Humboldt-Universität zu Berlin(柏林洪堡大学);Fraunhofer Research Institution for Energy Infrastructures and Geotechnologies IEG(弗劳恩霍夫能源基础设施和岩土技术研究院)
提出集成节点/线路故障与同步振荡器动力学的新模型,发现高惯性和节点鲁棒性增强可能反常地扩大级联规模,揭示新型Braess悖论。
2026-06-19 cs.SY eess.SY nlin.AO
Cascade Failures from Distributed Generation in Power Grids
ISC-CNR Physics Dept., Univ. ”La Sapienza”(意大利罗马大学 ISC-CNR 物理系);IMT Alti Studi Lucca(卢卡高等研究所);London Institute of Mathematical Sciences(伦敦数学科学研究所);Department of Electrical and Computer Engineering, College of Engineering Kansas State University(堪萨斯州立大学工程学院电气与计算机工程系)
通过引入随机分布式发电的简化模型,研究可再生能源渗透率增加如何导致电网在临界点发生级联故障。
2013-05-15 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Electrical Power Grid Reliability Assessment Exposed to Straight Line Winds
University of Wyoming(怀俄明大学)
本研究针对直线风对电网的影响,提出输电线路概率风险评估方法,采用IEEE 118节点系统验证,可分析失效概率、连锁效应并识别关键线路,为电网规划与运行提供支撑。
2026-10-16 cs.SY eess.SY
MATCASC: A tool to analyse cascading line outages in power grids
Faculty of Technology, Policy and Management, Delft University of Technology(代尔夫特理工大学技术、政策与管理学院);Computational Physics for Engineering Materials, ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院工程材料计算物理)
本文提出MATCASC工具,用于分析电力网络中的连锁故障,通过评估IEEE测试系统和实际电网的鲁棒性,验证其有效性。
2013-08-01 cs.SY eess.SY physics.soc-ph
Cost Restrained Hybrid Attacks in Power Grids
近年来,电网连锁故障的频繁发生一直受到人们的关注。了解电网在各种攻击下的连锁故障脆弱性是我们面临的一项紧迫任务。考虑了电网中的一个代价受限的混合攻击问题,其中节点和链路都以有限的总攻击代价为目标。我们提出了一个组件(节点或链路)的攻击中心性度量的基础上的后果和成本的组件的删除。根据所考虑的级联故障的宽度,攻击中心可以是局部或全局攻击中心。利用攻击中心性,我们进一步提出了一种贪婪混合攻击,以及一种基于粒子群优化(PSO)框架的最优混合攻击。对IEEE总线测试数据的仿真结果表明,最优混合攻击比贪婪混合攻击更有效。此外,我们发现反直观的局部中心性的算法优于全局中心性的攻击问题时,考虑成本约束。
2020-06-22 cs.SY eess.SY
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
Electric Vehicle Charger Infrastructure Planning: Demand Estimation, Coverage Optimization Over an Integrated Power Grid
针对空间规划忽视电网约束、电网研究依赖统计需求的问题,提出融合兴趣点分析与最大覆盖优化的两阶段EV充电桩规划框架,并在达拉斯8500节点配电系统中验证。
2025-09-28 cs.SY eess.SY
Strategic Planning of Carbon-Neutral Heating Demand Coverage Under Uncertainty in a Coupled Multi-Energy Grid
针对多能源耦合电网中用户供热技术选择不确定性带来的扩建投资风险,本文提出以用户为中心的鲁棒优化规划方法,通过比例偏差区间建模价格不确定性,以汉堡为案例验证了不同密度区域的最优供热方案及策略鲁棒性。
2024-11-27 cs.SY eess.SY
Don't go chasing artificial waterfalls: Simulating cascading failures in the power grid and the impact of artificial line-limit methods on results
University College London(伦敦大学学院)
研究输电网络中的连锁故障需要关于单个输电线路容量的详细数据。然而,研究人员往往无法获得这些数据。因此,线路限制通常通过假设它们与某个平均负载成比例来建模。然而,很少有研究支持这一假设是现实的。在本文中,我们分析了比例加载(PL)的方法,并比较它的两个线性模型,使用电压和初始潮流作为变量。在进行这种建模,我们测试的能力,人工线的限制,真正的线的限制模型,在攻击过程中所造成的损害和边缘丢失的顺序。我们还测试了这些方法对不同攻击策略的相对性能进行排名的准确性。我们发现线性模型是所有测试中表现最好或接近最好的方法。相比之下,产生最佳PL限值的公差值根据测试而变化。PL方法是一个特别差的拟合时,线公差小于2,这是最常用的值范围内的故障研究。我们还发现的迹象表明,建模线限制的准确性并不表明如何以及模型将代表网格崩溃。此外,我们发现的证据表明,网络的拓扑结构可以用来估计系统的真实平均负载。本文的研究结果提供了一个了解的PL方法的弱点,并提供了一种替代方法的线限制建模。
2019-08-07 cs.SY eess.SY
Trends in the optimal location and sizing of electrical units in smart grids using meta-heuristic algorithms
智能电网的发展有效地改变了传统电网系统。这在经济价值和能源的自主控制方面具有许多优势。在智能电网发展中,存在各种目标,诸如电压稳定、最小化功率损耗、最小化经济成本和电压分布改善。因此,研究人员已经研究了几种基于元启发式优化算法的方法,用于配电系统中电气单元的最佳位置和尺寸。元启发式算法已被应用于解决电力系统中的各种问题,并已成功地应用于配电系统。本文对配电网中电力单元优化配置的现有方法进行了综合评述,并对主要目标函数进行了改进。技术,如电压稳定性指标,功率损耗指标,和损耗灵敏度因子已经实施的元启发式优化算法,以减少搜索空间的解决方案的目标函数。然而,这些技术可能会导致最优性的损失。另一个问题是对多个目标的处理不当,这也会影响结果的最佳性。因此,最近的方法,如帕累托前沿生成已被开发,以产生非主导的解决方案。这篇评论表明,需要更多的研究(i)多个目标函数的有效处理,(ii)更有效的元启发式优化算法和/或(iii)更好的支持技术。
2019-10-16 cs.NE cs.SY eess.SP
The Risk of Cascading Failures in Electrical Grids Triggered by Extreme Weather Events
与气候变化有关的严重威胁之一是极端天气事件的数量和严重程度增加。一个突出的例子是飓风,它是由沿海温度上升造成的。这种极端天气事件可能对基础设施系统造成广泛的破坏,并可能破坏电力传输网络中的组件,这反过来又可能导致大停电。在我们最近的工作中,我们使用历史风场数据集研究了美国东海岸电力系统中飓风引起的级联故障的风险。为了这个目的,我们模拟飓风期间架空输电线路的破坏,其中每条故障线路会导致系统中的电力流重新路由。新的电力流可能会使额外的线路过载,这些线路随后会自动停用,从而导致电力流的另一次改道,等等。最终,一连串的故障可能会发生,从而导致电力系统的大部分停电。
2021-07-01 cs.SY eess.SY nlin.AO
Intelligent Fault Analysis in Electrical Power Grids
Department of Computer Science University of Southern California(计算机科学系 美国南加州大学);Adobe Systems Incorporated(Adobe系统公司)
本文提出利用人工智能技术,通过形式化模型和机器学习方法检测电网健康状况,提升电网稳定性与安全性。
2017-11-08 cs.AI cs.SY eess.SY
REACT to Cyber Attacks on Power Grids
Princeton University(普林斯顿大学);Columbia University(哥伦比亚大学)
本文研究了影响电力网络物理基础设施和控制中心数据的网络攻击,提出REACT算法以有效检测攻击区域和线路故障。
2017-09-20 cs.SY eess.SY
Topology Estimation Following Islanding and its Impact on Preventive Control of Cascading Failure
在级联故障期间的电网的拓扑结构的知识是集中式停电预防控制的基本要素,鉴于多个岛屿通常形成,作为级联的进展。此外,关于电网的网络层和物理层之间的相互依赖性的学术研究表明,级联期间的电力故障可能导致通信网络的中断,这逐渐减少了可观察的区域。这些挑战目前的文献线路停电检测,假设电网仍然是一个单一的连接组件。我们提出了一种新的方法来消除这种假设。在孤岛事件之后,首先识别形成所连接的组件的总线,然后检测各个岛内的进一步线路中断。除了电力系统的测量,可观察的断路器状态被集成为我们的拓扑识别算法的约束。误差传播对估计过程的影响,因为依赖于以前的估计不断增长的级联过程中也进行了研究。最后,估计的导纳矩阵用于预防控制的连锁故障,创建一个闭环系统。首次研究了这种相互关联的估计和控制对总负荷的影响。IEEE-118节点系统和2,383节点波兰网络的仿真结果表明了该方法的有效性。
2021-04-13 cs.SY eess.SY
Shortlisting Protection Configurations for HVDC Grids and Electrical Energy Hubs
本文提出基于图论评估直流故障影响的保护配置短名单筛选方法,通过多性能指标过滤减少大型 HVDC 开关站配置数量,并揭示所需断路器数量与设计原则。
2025-05-09 cs.SY eess.SY
Protecting the Grid against IoT Botnets of High-Wattage Devices
Princeton University(普林斯顿大学)
本文提出两种算法,用于在经济调度中找到发电机的稳健运行点,以防止MAD攻击导致的线路过载。定义了αD鲁棒性概念,并展示了如何高效确定电网的αD鲁棒性界限。
2018-08-11 cs.SY eess.SY
Maximizing electrical power supply using FACTS devices
本文研究如何通过FACTS设备优化参数设置,在电网压力下最大化电力供应,提升系统效率与可靠性。
2015-07-17 cs.SY eess.SY