← 返回
控制模式切换驱动的物理引导多智能体图学习用于实时交流/直流潮流计算
Control Mode Switching-Enabled Physics-Guided Multiagent Graph Learning for Real-Time AC/DC Power Flow
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 SiC器件 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 交直流潮流计算 物理引导多智能体图学习 直流控制模式 触发信号 潮流分析 |
语言:
中文摘要
现有交直流潮流计算需要在各种直流控制模式下进行以收敛为导向的反复试算,这增加了计算负担。因此,本文提出一种基于物理引导的多智能体图学习(PG - MAGL)方法,用于可自适应直流控制模式的实时潮流分析。首先,提出一种内置直流控制模式和状态变量的定制图结构,以确保拓扑适应性。然后,提出多智能体图学习(MAGL)方法,实现对直流控制模式的自适应跳转。其关键在于组织多个智能体对各种直流控制模式下的潮流解进行参数化,并根据换流器的运行越限情况预留触发信号,以便智能体切换至后续智能体。为明确触发信号,最终设计了一种基于增广拉格朗日方法的PG - MAGL方法。该方法将控制边界放宽为越限最小化目标,并强化其他约束条件,从而仅通过越限信号即可识别直流控制模式的切换。PG - MAGL方法利用归纳偏置纠正纯数据驱动模型中的经验偏差,能够精确推断直流控制模式的可行性。案例研究表明,与其他七种数据驱动方法相比,只有所提出的方法能达到基于模型的基准方法的性能,且在效率上比其高出十倍以上。
English Abstract
Existing ac/dc power flow computations necessitate sequential convergence-oriented trial-and-error under various dc control modes, rising computational burden. This article thus proposes a physics-guided multiagent graph learning (PG-MAGL) method toward real-time power flow analysis with dc control mode adaptation. The tailored graph structure with built-in dc control modes and state variables is first advanced to ensure topology adaptability. Then, MAGL is proposed to enable adaptive jump over dc control modes. The trick is to organize multiagents to parameterize power flow solutions under various dc control modes and set aside trigger signals according to the operational violations of converters for the agent switching to the follow-up agent. To clarify the trigger signals, an augmented Lagrangian method-based PG-MAGL method is finally designed. It relaxes the control boundaries into the violation minimizers and enforces other constraints, such that dc control switching can be identified by the only violation signal. Utilizing inductive biases to rectify experiential biases in pure data-driven models, PG-MAGL enables precise inference of dc control mode feasibility. Case study shows that, relative to the other seven data-driven rivals, only the proposed method matches the performance of the model-based baseline, also beats it in efficiency beyond ten times.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于物理引导的多智能体图学习(PG-MAGL)技术对我们在交直流混合电网场景下的产品优化具有重要战略价值。
当前阳光电源的光伏逆变器和储能变流器产品广泛应用于交直流混合微电网系统中,传统潮流计算需要在多种直流控制模式间反复试错求解,这在实时调度和故障响应场景下存在明显的计算瓶颈。该论文提出的方法通过多智能体协同学习实现控制模式的自适应切换,计算效率提升超过十倍,这将直接赋能我们的智慧能源管理系统(EMS)实现毫秒级响应能力。
技术价值方面,该方法的拓扑自适应图结构设计与我们模块化逆变器和储能系统的即插即用特性高度契合,可支持分布式光伏、集中式储能等多种设备灵活接入。增强拉格朗日方法将控制边界约束转化为违规最小化目标,这为我们开发更智能的功率控制算法提供了理论基础,特别是在处理变流器运行边界约束时具有实用价值。
技术成熟度评估上,该方法已在案例研究中验证了与传统模型相当的精度,但从学术原型到工业级应用仍需跨越工程化鸿沟。主要挑战包括:多源异构数据的实时采集质量、极端工况下的模型泛化能力、以及与现有SCADA系统的集成复杂度。
建议阳光电源可考虑与研究团队合作,在虚拟电厂和微电网控制器产品线中试点应用,优先聚焦高频交易的储能调频场景,充分发挥其实时性优势,抢占智能电网控制技术制高点。