基于图卷积网络的电网电压暂降评估

张逸; 赵微; 李传栋; 张加忠

doi:10.16081/j.epae.202512025

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于图卷积网络的电网电压暂降评估

分析与研究 | 更新时间：2026-04-30

- 基于图卷积网络的电网电压暂降评估
- Graph convolutional network based voltage sag assessment of power grid
- 电力自动化设备 2026年46卷第5期页码：191-198
- 作者机构：
  
  1.福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 350108
  2.福建农林大学机电工程学院，福建福州 350100
- 作者简介：
  
  张逸（1984 —），男，副教授，博士，主要研究方向为电能质量、主动配电网及电力数据分析等（E-mail：zhangyi@fzu.edu.cn）；
  赵微（2001 —），女，硕士研究生，主要研究方向为电能质量分析与控制（E-mail：1694307941@qq.com）。
- 基金信息：
  
  福建省科技计划引导性项目(2020H0009)
- DOI：10.16081/j.epae.202512025
  中图分类号： TM711
- 收稿：2025-03-15，
  
  修回：2025-08-27，
  
  网络首发：2025-12-30，
  
  纸质出版：2026-05-10
- 稿件说明：
移动端阅览
张逸,赵微,李传栋等.基于图卷积网络的电网电压暂降评估[J].电力自动化设备,2026,46(05):191-198.

Zhang Yi,Zhao Wei,Li Chuandong,et al.Graph convolutional network based voltage sag assessment of power grid[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):191-198.
张逸,赵微,李传栋等.基于图卷积网络的电网电压暂降评估[J].电力自动化设备,2026,46(05):191-198. DOI： 10.16081/j.epae.202512025.

Zhang Yi,Zhao Wei,Li Chuandong,et al.Graph convolutional network based voltage sag assessment of power grid[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):191-198. DOI： 10.16081/j.epae.202512025.

摘要

传统的电压暂降评估方法在电网运行方式变化时需重新进行海量故障仿真，无法满足实时性需求。针对上述问题，提出了一种基于图卷积网络的电压暂降评估方法。根据已有运行方式下电压暂降故障仿真数据构建电压暂降特征图并将其作为模型输入；搭建图卷积网络的评估模型，并基于网络拓扑关系挖掘电网运行方式、故障信息与节点电压暂降之间复杂的非线性映射；利用搭建好的模型评估机组启停和负荷水平等运行方式改变后的各节点电压暂降水平。通过对IEEE 39节点系统以及华东某地区的实际网架进行实例分析，证明了所提方法的准确性，且所提方法能有效缩短98.8 %的评估时间，大幅提高了电网电压暂降评估效率。

Abstract

Traditional assessment methods require extensive fault simulations to be redone whenever there are changes in the operating modes of the power grid，which cannot meet the real-time requirements. To address these issues，a graph convolutional network（GCN） based voltage sag assessment method is proposed. A voltage sag feature graph is constructed from the existing simulation data during voltage sag faults under current operating modes，which serves as the input for the model. A GCN based assessment model is built to excavate the complex nonlinear mapping between the power grid operating mode，fault information，and node voltage sag based on the network topology relationship. Then the developed model is employed to assess voltage sag level of each node after the change of operating condition such as generator unit start-stop and load level variations. Through case studies of the IEEE 39-bus system and the actual grid in a region of East China，the accuracy of the proposed method is demonstrated，and the assessment time can be effectively reduced by 98.8 %，which significantly improves the efficiency of power grid voltage sag assessment.

关键词

Keywords

references

张逸，李为明，张嫣，等 . 考虑供电系统运行方式的工业过程电压暂降耐受特性评估方法［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 12 ）： 205 - 211 .

Zhang Yi ， Li Weiming ， Zhang Yan ， et al . Evaluation method for voltage sag tolerance characteristics of industrial process considering operation mode of power supply system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 12 ）： 205 - 211 .

张义坤，何英杰，刘进军 . 面向供需侧多利益主体的电压暂降治理设备定制化配置方法研究［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 16 ）： 108 - 119 .

Zhang Yikun ， He Yingjie ， Liu Jinjun . Research on customized allocation method for voltage sag mitigation equipment consi-dering multiple stakeholders on the supply and demand sides ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 16 ）： 108 - 119 .

黄小庆，曹阳，吴卫良，等 . 考虑电压暂降指标的电压协调控制方法研究［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 22 ）： 147 - 154 .

Huang Xiaoqing ， Cao Yang ， Wu Weiliang ， et al . Research on voltage coordination control method considering voltage sag index ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 22 ）： 147 - 154 .

徐方维，陈家乐，郭凯，等 . 计及子过程贡献度的电压暂降经济损失评估方法［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 9 ）： 197 - 204 .

Xu Fangwei ， Chen Jiale ， Guo Kai ， et al . Economic loss assessment method for voltage sag considering contribution of subprocesses ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 9 ）： 197 - 204 .

王建勋，张逸，陈晶腾，等 . 省级电网电压暂降评估与工业用户潜在供电点优选［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 8 ）： 201 - 207，224 .

Wang Jianxun ， Zhang Yi ， Chen Jingteng ， et al . Evaluation of provincial power grid voltage sag and optimal selection of potential power supply points for industrial users ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 8 ）： 201 - 207，224 .

张逸，张良羽，陈锦涛，等 . 基于电能质量监测数据的电压暂降敏感负荷识别［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 2 ）： 176 - 184 .

Zhang Yi ， Zhang Liangyu ， Chen Jintao ， et al . Voltage sag-sensitive load identification based on power quality monitoring data ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 2 ）： 176 - 184 .

代双寅，韩民晓，严稳莉 . 含分布式电源的配电网电压暂降评估［J］. 电网技术， 2011 ， 35 （ 7 ）： 145 - 149 .

Dai Shuangyin ， Han Minxiao ， Yan Wenli . Voltage sag assessment for distribution network containing distributed generation ［J］. Power System Technology ， 2011 ， 35 （ 7 ）： 145 - 149 .

陈伟，段芯，裴喜平 . 一种改进的电压暂降概率评估方法［J］. 兰州理工大学学报， 2019 ， 45 （ 2 ）： 90 - 96 .

Chen Wei ， Duan Xin ， Pei Xiping . An improved method for assessment of voltage sag probability ［J］. Journal of Lanzhou University of Technology ， 2019 ， 45 （ 2 ）： 90 - 96 .

黄佳铭，张逸，陈晶腾，等 . 基于多Agent系统的大型电网电压暂降评估［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 10 ）： 45 - 53 .

Huang Jiaming ， Zhang Yi ， Chen Jingteng ， et al . Voltage sag assessment of a large power grid based on a multi-Agent system ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 10 ）： 45 - 53 .

沈翔，杨洪耕，段晨 . 基于灰靶理论与云模型的电压暂降事件数据挖掘分析方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 722 - 731 .

Shen Xiang ， Yang Honggeng ， Duan Chen . An analytical me-thod of data mining on voltage sag based on gray target theory and cloud model ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 722 - 731 .

浦雨婷，杨洪耕，马晓阳 . 基于数据挖掘与改进灰靶的电压暂降严重度分析与评估［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 2 ）： 198 - 206 .

Pu Yuting ， Yang Honggeng ， Ma Xiaoyang . Analysis and evaluation of voltage sag severity based on data mining and improved grey target theory ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 198 - 206 .

林芳，肖先勇，张逸，等 . 基于暂降信息的监测装置优化配置与系统电压暂降水平评估［J］. 电力自动化设备， 2016 ， 36 （ 5 ）： 67 - 73 .

Lin Fang ， Xiao Xianyong ， Zhang Yi ， et al . Optimal monitor allocation and system sag level assessment based on sag information ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 67 - 73 .

杨爽，陈咏涛，马海星，等 . 基于深度置信网络和高斯混合模型的电压暂降频次评估［J］. 武汉大学学报（工学版）， 2023 ， 56 （ 1 ）： 53 - 62 .

Yang Shuang ， Chen Yongtao ， Ma Haixing ， et al . Voltage sag frequency assessment based on DBN and GMM ［J］. Enginee-ring Journal of Wuhan University ， 2023 ， 56 （ 1 ）： 53 - 62 .

Wang Y ， Yang M H ， Zhang H Y ， et al . Data-driven prediction method for characteristics of voltage sag based on fuzzy time series ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2022 ， 134 ： 107394 .

张逸，吴逸帆，李传栋，等 . 基于仿真与实测数据融合的电压暂降风险评估［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 10 ）： 174 - 185 .

Zhang Yi ， Wu Yifan ， Li Chuandong ， et al . Voltage sag risk assessment based on fusion of simulated and measured data ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 10 ）： 174 - 185 .

胡文曦，肖先勇 . 电网结构对电压暂降传播的影响及其量化分析方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 7 ）： 181 - 187 .

Hu Wenxi ， Xiao Xianyong . Influence of grid structure on vol-tage sag propagation and its quantitative analysis method ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 181 - 187 .

Kipf T N ， Welling M . Semi-supervised classification with graph convolutional networks ［PP／OL］∥ arxiv . （2017-02-22）［2025-03-18］ . https：∥doi.org／10.48550／arXiv.1609.02907 https://doi.org/10.48550/arXiv.1609.02907 .

陈灏颖，管霖 . 基于主动迁移学习的电力系统拓扑自适应暂态稳定评估［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 19 ）： 7409 - 7422 .

Chen Haoying ， Guan Lin . An active transfer learning scheme for power system transient stability assessment adaptive to the topological variability ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 19 ）： 7409 - 7422 .

杨梅，刘俊勇，刘挺坚，等 . 节点图和边图切换卷积驱动的快速静态安全分析方法［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2070 - 2079 .

Yang Mei ， Liu Junyong ， Liu Tingjian ， et al . Switching convolution of node graph and line graph-driven method for fast static security analysis ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2070 - 2079 .

廖文龙，于贇，王煜森，等 . 基于图卷积网络的配电网无功优化［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2150 - 2160 .

Liao Wenlong ， Yu Yun ， Wang Yusen ， et al . Reactive power optimization of distribution network based on graph convolutional network ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 6 ）： 2150 - 2160 .

杨秀，傅骞，汤波，等 . 基于动态时空适应图神经网络的电网线路参数辨识方法［J］. 中国电机工程学报， 2026 ， 46 （ 1 ）： 142 - 156 .

Yang Xiu ， Fu Qian ， Tang Bo ， et al . Parameter identification for power grid line based on dynamic spatiotemporal adaptive graph neural network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2026 ， 46 （ 1 ）： 142 - 156 .

贾雨心，郭楠，乔俊飞 . 具有智能调优机制的GRU神经网络大气污染物预测模型［J／OL］. 控制工程：1 - 9 . https：∥doi.org／10.14107／j.cnki.kzgc.20240359 https://doi.org/10.14107/j.cnki.kzgc.20240359 .

Suda T ， Sunaga Y . Calculation of large ion densities under HVDC transmission lines by the finite difference method ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 1995 ， 10 （ 4 ）： 1896 - 1905 .

GB／T 40581 — 2021 电力系统安全稳定计算规范［S］.

GB／T 40581-2021 Calculation specification for power system security and stability ［S］.

马骏毅，李桐歌，周杨，等 . 基于改进模拟退火算法的黑启动网架重构策略研究［J］. 电测与仪表， 2021 ， 58 （ 10 ）： 36 - 42 .

Ma Junyi ， Li Tongge ， Zhou Yang ， et al . Research on reconfiguration strategy of black start network frame based on improved simulated annealing algorithm ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2021 ， 58 （ 10 ）： 36 - 42 .

王璐，肖先勇，汪颖，等 . 基于深度神经网络的电压暂降经济损失评估模型［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 6 ）： 156 - 162 .

Wang Lu ， Xiao Xianyong ， Wang Ying ， et al . DNN-based estimation model of economic loss caused by voltage sag ［J］. Elec-tric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 6 ）： 156 - 162 .

国家能源局 . 2017 年全国电力可靠性年度报告［R］. 北京：中国电力企业联合会， 2018 ： 164 ．

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于图深度强化学习的配电网电压控制方法

基于数据驱动碳排放流模型的配电网电碳协同调度方法

基于内嵌物理信息GraphSAGE模型的配电网最大供电能力计算

基于因果分解和逆向特征增强时间卷积网络的电力系统静态电压稳定在线评估方法

面向配电合环校验的分区数据驱动参数辨识方法