中国电科院汤涌团队：电力系统仿真分析的人工智能方法 

　　电力系统仿真的人工智能分析已成趋势，基于人工智能技术研究实用的模型和方法，实现高效快捷的潮流方式生成和电力系统稳定性分析与控制策略生成已成为重点研究方向。

　　电力系统仿真分析广泛应用于电网规划设计、运行控制、安全防御等领域，是电气工程领域的一项基础性支撑技术。在规划设计方面，需要结合仿真计算提出在经济、技术等方面的最佳方案，并经过仿真校验确认安全可行；在运行控制方面，各级调度的运行方式安排必须经过大量的仿真计算，模拟各种潮流方式下的故障情况、校验相应的措施，才能最终确定，国内外电力系统停电事故多与仿真分析未能覆盖、没有完备的稳定控制预案有关；在电网安全防御方面，电网仿真分析是探索系统运行特性的基础手段，通过对计算结果的总结与提炼，发现影响电网安全性的关键特征与薄弱环节，才能有针对性地提出安全防御措施。

　　电力系统仿真分析在形式上主要采用机理建模，将电网元件的物理特性表达为微分-代数方程，通过解算方程得到满足不同需求的仿真结果。在实际工作中，电力系统仿真分析包含众多内容，其中潮流的计算收敛和安全分析、暂态稳定仿真分析和稳定控制决策是最核心的部分。潮流分析通过设置运行方式边界、解算全网潮流状态，得到待分析的潮流方式，是进行其他各类电力系统仿真分析的基础；暂态稳定仿真分析是对电网运行状态随时间变化的数字模拟，可以得到各类故障和扰动下系统的动态响应曲线，是进行系统特性分析和控制措施研究的重要工具。

　　基于机理模型的电力系统仿真计算能够为求解电网状态量提供有力支撑，但是仿真程序只能给出计算结果，不具备分析功能，其中最突出的矛盾是在仿真分析工作中还需要大量人工参与，主要体现在数据准备、结果分析、数据调整、控制决策等环节。实际上，在电力系统日常仿真分析工作过程中，仿真程序的运行时间仅占很小一部分，绝大部分时间都被人工调整和分析所占用，造成严重依赖专家经验、易于引发错漏现象、难以控制分析误差、大量消耗人力成本等问题。随着国家电网仿真中心的建立，我国电力系统仿真计算技术和计算能力大幅提高，高速发展的电力系统仿真计算与相对落后的仿真分析之间的失衡越来越严重。

　　为了应对上述问题，《 》将人工智能中的先进技术、思维与传统的仿真分析工作相结合，代替人工分析，从而弱化专家依赖、减少决策错误、提高分析精度、降低人力投入，实现电力系统仿真分析的自动化和智能化。

　　将人工智能技术应用于电力系统仿真分析已有部分研究，但离形成体系化、实用化的成果还有很大距离，其技术挑战和难题主要包括：在知识融合建模应用方面，电力系统仿真数据人工智能分析需要专家经验和发现知识的共同驱动，电力系统仿真分析中知识的建模和应用面临存量增量融合、定性定量融合、关联事理融合等挑战；在复杂数据表征挖掘方面，电力系统仿真数据具有海量、高维、稀疏等特征，电力系统仿真分析知识发现面临数据形态丰富、数据关联复杂、应用场景多变等挑战；在高效潮流分析调整方面，电力系统潮流计算分析与调整面临超大规模复杂非线性方程组收敛与调整难题；在自主稳定分析决策方面，电力系统薄弱环节定位存在搜索空间过大的问题，稳定控制策略制定面临可控元件高维、控制变量连续、时序决策等挑战。

　　《 》围绕建立电力系统仿真分析与决策的人工智能这一科学问题，系统开展四个方面的研究，分别是由深度融合与自主演化知识驱动的电力系统仿真分析、复杂形态电力系统仿真分析数据挖掘与人工智能建模、电力系统潮流方式的人工智能生成，以及电力系统稳定性分析、自主调整与决策的人工智能化。本书对相关研究成果进行了系统性介绍，全书共分为6 章。第1 章概述电力系统仿线 章介绍电力系统仿真分析知识经验获取与管理的相关成果；第3 章介绍电力系统仿真分析知识发现的相关成果；第4 章介绍电力系统潮流收敛与运行方式调整的人工智能方法；第5 章介绍电力系统稳定分析与控制决策的人工智能方法；第6 章总结电力系统仿真分析人工智能研究的发展趋势、应用前景，以及还需进行的工作。

　　本书得到了国家自然科学基金智能电网联合基金集成项目“基于数字仿真的大电网人工智能分析方法研究”(U1866602)的资助，参与项目研究和本书撰写工作的人员还包括陈兴雷、文晶、王甜婧、王兵、李文臣、石胜飞、叶德仕、陈为、刘怀远、王煜彤、邵心玥、毕研恒、孙武杰、徐震宇、卢金璇、石重托、曾令康、胡泽、张雨润等。

　　本文摘编自《电力系统仿真分析的人工智能方法》 （汤涌等著. 北京 : 科学出版社, 2025.6）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

　　电力系统仿真分析广泛应用于电力系统规划设计、运行控制、安全防御、科研教学等领域。基于机理模型的电力系统仿真计算能够为求解电网状态量提供有力支撑，但是在仿真分析工作中还需要大量人工参与。将电力系统仿真技术与人工智能技术深度融合，实现电力系统仿真分析与决策的人工智能，可有效提高仿真分析的效率和精度。本书系统性地介绍了电力系统仿真分析的人工智能方法，旨在为实现电力系统仿真分析的自动化和智能化提供技术基础。

　　本书作为专业书籍，可供从事电力系统仿真分析智能化工作的科研人员阅读，也可作为电力方向人工智能技术研发和相关教学工作的参考资料。