論文の概要: Study Design and Demystification of Physics Informed Neural Networks for Power Flow Simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.19233v1
- Date: Tue, 23 Sep 2025 16:55:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-24 20:41:27.963983
- Title: Study Design and Demystification of Physics Informed Neural Networks for Power Flow Simulation
- Title（参考訳）: パワーフローシミュレーションのための物理インフォームニューラルネットワークの設計とデミスティフィケーション
- Authors: Milad Leyli-abadi, Antoine Marot, Jérôme Picault,
- Abstract要約: 電力フローシミュレータは、実装前の潜在的な動作を評価することで演算子をサポートするために一般的に使用される。
従来の物理ソルバは正確だが、ほぼリアルタイムで使うには遅すぎることが多い。
機械学習モデルは高速サロゲートとして登場し、物理法則への準拠を改善する。
本稿では, 物理的制約を正規化用語として組み込んだり, 教師なしの損失から, ハイブリダイゼーション戦略をデミスティフィケートするためのアブレーション研究について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3641090634080064
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the context of the energy transition, with increasing integration of renewable sources and cross-border electricity exchanges, power grids are encountering greater uncertainty and operational risk. Maintaining grid stability under varying conditions is a complex task, and power flow simulators are commonly used to support operators by evaluating potential actions before implementation. However, traditional physical solvers, while accurate, are often too slow for near real-time use. Machine learning models have emerged as fast surrogates, and to improve their adherence to physical laws (e.g., Kirchhoff's laws), they are often trained with embedded constraints which are also known as physics-informed or hybrid models. This paper presents an ablation study to demystify hybridization strategies, ranging from incorporating physical constraints as regularization terms or unsupervised losses, and exploring model architectures from simple multilayer perceptrons to advanced graph-based networks enabling the direct optimization of physics equations. Using our custom benchmarking pipeline for hybrid models called LIPS, we evaluate these models across four dimensions: accuracy, physical compliance, industrial readiness, and out-of-distribution generalization. The results highlight how integrating physical knowledge impacts performance across these criteria. All the implementations are reproducible and provided in the corresponding Github page.
- Abstract（参考訳）: エネルギー移行の文脈では、再生可能エネルギーと国境を越えた電力交換の統合が増加し、電力網はより不確実性と運用上のリスクに直面している。
様々な条件下でグリッド安定性を維持することは複雑な作業であり、電力フローシミュレータは実装前に潜在的な動作を評価することで演算子を支援するために一般的に使用される。
しかし、従来の物理ソルバは正確ではあるが、ほぼリアルタイムで使うには遅すぎることが多い。
機械学習モデルは高速なサロゲートとして登場し、物理法則(例えばキルヒホフの法則)への順守を改善するために、しばしば物理インフォームドモデルやハイブリッドモデルとしても知られる組込み制約で訓練される。
本稿では, 物理制約を正規化項や教師なし損失として取り入れることから, 単純な多層パーセプトロンから, 物理方程式の直接最適化を可能にする高度なグラフベースネットワークまで, モデルアーキテクチャの探索まで, ハイブリッド化戦略のデミスティフィケーションに関するアブレーション研究を行う。
LIPSと呼ばれるハイブリッドモデルのカスタムベンチマークパイプラインを用いて、これらのモデルを精度、物理的コンプライアンス、産業的準備性、アウト・オブ・ディストリビューションの一般化の4つの次元にわたって評価する。
その結果、身体的知識の統合がこれらの基準におけるパフォーマンスにどのように影響するかが明らかになった。
すべての実装は再現可能で、対応するGithubページで提供されている。
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