The growing threats of uncertainties, anomalies, and cyberattacks on power grids are driving a critical need to advance situational awareness which allows system operators to form a complete and accurate picture of the present and future state. Simulation and estimation are foundational tools in this process. However, existing tools lack the robustness and efficiency required to achieve the level of situational awareness needed for the ever-evolving threat landscape. Industry-standard (steady-state) simulators are not robust to blackouts, often leading to non-converging or non-actionable results. Estimation tools lack robustness to anomalous data, returning erroneous system states. Efficiency is the other major concern as nonlinearities and scalability issues make large systems slow to converge. This thesis addresses robustness and efficiency gaps through a dual-fold contribution. We first address the inherent limitations in the existing physics-based and data-driven worlds; and then transcend the boundaries of conventional algorithmic design in the direction of a new paradigm -- Physics-ML Synergy -- which integrates the strengths of the two worlds. Our approaches are built on circuit formulation which provides a unified framework that applies to both transmission and distribution. Sparse optimization acts as the key enabler to make these tools intrinsically robust and immune to random threats, pinpointing dominant sources of (random) blackouts and data errors. Further, we explore sparsity-exploiting optimizations to develop lightweight ML models whose prediction and detection capabilities are a complement to physics-based tools; and whose lightweight designs advance generalization and scalability. Finally, Physics-ML Synergy brings robustness and efficiency further against targeted cyberthreats, by interconnecting our physics-based tools with lightweight ML.


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这个新版本的工具会议系列恢复了从1989年到2012年的50个会议的传统。工具最初是“面向对象语言和系统的技术”,后来发展到包括软件技术的所有创新方面。今天许多最重要的软件概念都是在这里首次引入的。2019年TOOLS 50+1在俄罗斯喀山附近举行,以同样的创新精神、对所有与软件相关的事物的热情、科学稳健性和行业适用性的结合以及欢迎该领域所有趋势和社区的开放态度,延续了该系列。 官网链接:http://tools2019.innopolis.ru/
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