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储能系统技术 储能系统 SiC器件 深度学习 ★ 5.0

一种用于交流潮流计算的无监督物理信息神经网络方法

An Unsupervised Physics-Informed Neural Network Method for AC Power Flow Calculations

作者 Bozhen Jiang · Chenxi Qin · Qin Wang
期刊 IEEE Transactions on Power Systems
出版日期 2025年7月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 SiC器件 深度学习
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 潮流计算 无监督物理信息神经网络 牛顿 - 拉夫逊法 收敛性证明 泛化性能
语言:

中文摘要

潮流(PF)计算对于电力系统分析至关重要。近年来,数据驱动方法作为一种有前景的加速潮流计算的途径应运而生。然而,这些方法需要高质量的标注数据,且往往存在泛化能力差的问题。为解决这些问题,本文提出了一种用于交流潮流计算的无监督物理信息神经网络(UPINN)方法。该方法遵循牛顿 - 拉夫逊法的一般过程。通过最小化基于有功和无功功率不匹配设计的物理信息损失函数,潮流方程可直接得到满足,而无需计算雅可比矩阵的逆。本文给出了所提出的UPINN训练方法收敛性的证明。在IEEE 24节点和118节点系统上的案例研究结果证明了该方法的可行性,表明UPINN潮流模型无需依赖标注数据即可实现较高的泛化性能。

English Abstract

Power flow (PF) calculation is essential for power system analysis. In recent years, data-driven methods have emerged as a promising approach to accelerate PF calculations. However, these methods require high-quality labeled data and often suffer from poor generalization. To address these issues, an unsupervised physics-informed neural network (UPINN) method is proposed for AC PF calculations. The proposed method follows the general process of Newton-Raphson’s method. By minimizing the physics-informed loss function, which is designed based on active and reactive power mismatches, the PF equations will be satisfied directly without the need to calculate the Jacobian matrix’s inverse. Proofs of the proposed UPINN training method’s convergence are provided. Case study results on the IEEE 24-bus and 118-bus systems demonstrate the feasibility of the proposed approach, showing that UPINN’s power flow model can achieve high generalization performance without relying on labeled data.
S

SunView 深度解读

该无监督物理信息神经网络潮流计算技术对阳光电源储能与光伏系统具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统和光储一体化电站中,该方法可嵌入iSolarCloud云平台实现实时潮流分析,无需历史标注数据即可快速求解节点电压与功率分布,显著提升ST系列储能变流器的并网控制响应速度。对于构网型GFM控制策略,物理约束保证的电压相角计算可优化虚拟同步机VSG参数整定,增强电网支撑能力。该方法的高效性与物理可解释性可应用于分布式光伏SG逆变器的集群协调控制,实现复杂拓扑下的快速潮流预测与优化调度,提升新能源电站的智能运维水平与并网稳定性。