Perpustakaan Peristiwa Tanda Tangan Grid Memberdayakan Analisis Jaringan Listrik Mendalam

Grid Signature Event Library memberi energi pada pemahaman utilitas dan peneliti tentang perilaku jaringan dengan menyediakan akses ke kumpulan data bentuk gelombang dari operasi jaringan. (Gambar:Adam Malin/ORNL, Departemen Energi AS)

Ringkasan Teknologi: Bisakah Anda memberi tahu saya bagaimana proyek ini dimulai?

Aaron Wilson: Saya bukan pencetus Grid Event Signature Library  . Lab ini masih terbilang baru ketika saya bergabung dengan lab ini pada tahun 2019, namun baru diluncurkan sekitar tahun 2021. Saya mengambil alih lab tersebut pada musim semi tahun 2022.

Kami menerima dana dari DOE untuk membuat perpustakaan tanda tangan acara dari jaringan listrik. Ini akan menjadi sumber daya yang berguna bagi orang-orang untuk melihat bagaimana beberapa bentuk gelombang ini berperilaku pada sistem sehingga mereka mengetahui apa yang harus dicari pada sistem mereka sendiri. Karena kami mendapatkan lebih banyak data dari berbagai partner dan terus mempromosikannya selama beberapa tahun terakhir, hal ini mulai mendapatkan daya tarik.

Ringkasan Teknologi: Izinkan saya mencoba mendapatkan gambaran sistem yang lebih baik. Apakah Anda memiliki cara standar untuk mengklasifikasikan bentuk gelombang dan memberi label pada peristiwa terkait?

Wilson: Salah satu tantangan yang kami hadapi beberapa tahun lalu adalah menetapkan skema pelabelan yang seragam untuk semua tipe data berbeda yang kami peroleh dari penyedia. Kami memperhatikan bahwa setiap orang mempunyai caranya sendiri dalam memberi label pada sesuatu yang terjadi. Biasanya diberikan kepada kami dalam bentuk deskripsi tekstual tentang apa yang dicatat oleh operator atau insinyur ketika mereka mencatat peristiwa tersebut. Jadi, setelah kami menyisir semua yang kami miliki saat itu, kami memutuskan untuk menyusun sistem hierarki yang mencakup semua yang kami miliki, baik dari kumpulan data tersebut maupun apa yang kami dapatkan dari pengetahuan domain umum tentang sistem tenaga. Kami kemudian menghasilkan taksonomi yang cukup seragam di seluruh kumpulan data kami. Jadi, setiap kali kami menerima data baru, kami memiliki cakupan taksonomi yang cukup untuk dapat memberikan slot yang sesuai.

Ringkasan Teknologi: Bisakah Anda memberi saya gambaran tentang taksonomi itu?

Wilson: Ini memiliki tiga lapisan, kami menyebutnya grup, kelas, dan subkelas. Grup adalah jenis kategori tingkat tinggi, seperti fase mana yang terpengaruh pada sistem tenaga — Anda biasanya memiliki tiga fase. Ada grup yang disebut kondisi, di mana Anda akan menemukan hal-hal seperti bencana alam dan peristiwa yang berhubungan dengan cuaca. Di bawahnya di kelas dan subkelas adalah tempat Anda mulai menelusuri kategori yang lebih spesifik yang akan kami tetapkan untuk peristiwa berbeda tersebut.

Ringkasan Teknologi: Bisakah Anda memberi saya contoh kategori apa yang mungkin Anda miliki?

Wilson: Misalnya, kita mungkin memiliki kategori yang disebut “kondisi” sebagai grup, lalu kita mungkin memiliki “cuaca” sebagai kelasnya, dan subkelasnya mungkin adalah “badai petir”. Atau kita mungkin memiliki grup yang disebut “peristiwa”, dan kita mungkin memiliki kelas di bawahnya yang diberi label “kualitas daya”, dan di bawahnya kita mungkin memiliki “lonjakan saat ini” atau “sementara.”

Ringkasan Teknologi: Bagaimana Anda menghubungkan lonjakan atau perubahan sementara dengan peristiwa?

Wilson: Transien adalah peristiwa yang kita definisikan. Cara kami mendefinisikan suatu peristiwa adalah sesuatu yang terjadi yang merupakan anomali — perilaku abnormal yang tidak Anda duga.

Jadi, pikirkan tegangan dan arus yang berperilaku di jaringan. Karena kita memiliki sistem AC, ia berperilaku sinusoidal dan sistem dirancang sedemikian rupa sehingga fenomena tersebut, medan elektromagnetik tersebut, melintasi sebersih mungkin, yang berarti tidak ada kebisingan atau kejadian yang tidak wajar. Contoh anomali dapat terjadi ketika terjadi sesuatu yang menyebabkan pemutus arus terputus atau menyebabkan suatu bagian saluran terputus. Hal-hal seperti itulah yang kami sebut peristiwa di sini. Transien mungkin seperti bank kapasitor yang dihidupkan atau dimatikan dan menyebabkan lonjakan arus pendek yang mengalir ke sistem. Jika sistem Anda tidak dirancang untuk menangani tingkat arus tersebut, hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan Anda.

Ringkasan Teknologi: Apa yang dapat dilakukan pengguna dengan informasi ini?

Wilson: Pengguna dapat membuat akun di situs, dan kemudian mereka dapat mengakses apa yang kami sebut dasbor kami. Dari sana Anda dapat menggunakan kriteria kueri yang berbeda untuk menemukan acara di perpustakaan kami. Di dalam dashboard, Anda dapat melihat informasi terkait data, seperti tanggal dan waktu; deskripsi tekstual yang diberikan kepada kami; tingkat pengambilan sampel saat laporan tersebut dilaporkan; jenis sensor yang digunakan untuk merekamnya. Dan ada tombol untuk mendownloadnya. Ada juga fitur di samping setiap peristiwa dalam catatan yang memungkinkan Anda melihat plotnya di situs web sebelum mengunduh.

Ringkasan Teknologi: Jadi, jika saya seorang utilitas, apakah saya mencatat peristiwa yang terjadi di jaringan saya dan kemudian membandingkannya dengan bank data Anda?

Wilson: Itu pasti salah satu caranya. Satu hal yang telah kami bicarakan di antara tiga laboratorium kami adalah mengembangkan alat yang akan kami integrasikan ke dalam perpustakaan yang memungkinkan seseorang melakukan apa yang disebut penelusuran gambar terbalik. Anda akan menerima sepotong data dari sisi utilitas, Anda tidak tahu apa penyebabnya, dan Anda ingin menemukan sesuatu di database yang paling cocok. Itu mungkin membantu Anda mendapatkan gambaran tentang apa yang mungkin terjadi. Itu adalah proyek yang sedang berjalan.

Hal lain yang dapat digunakan hanyalah untuk pendidikan umum, untuk mempelajari seperti apa kejadian-kejadian ini, hanya untuk melatih mata seorang insinyur yang tidak mengetahui cara kerja beberapa hal ini. Anda dapat masuk dan menelusuri berdasarkan, misalnya, nama jenis acaranya, seperti arcing — Saya ingin melihat seperti apa arcing untuk membandingkannya dengan yang saya miliki.

Misalkan saya seorang operator, dan saya melihat hal aneh yang terjadi di data saya dan saya mencoba mencari tahu apa itu atau apa yang diwakilinya karena akibatnya terjadi sesuatu yang buruk. Saya dapat mengatakan, "Saya pikir itu melengkung." Saya kemudian bisa masuk dan mencari "arcing" dan membandingkan bentuk gelombang saya dengan data arcing di database dan berkata:"Apakah ini serupa? Oh, sepertinya cukup terkait, mungkin itu saja." Atau mungkin membantu untuk mengesampingkan hal itu.

Ringkasan Teknologi: Jika saya adalah operator jaringan listrik, setelah saya mengetahui jenis acaranya, bagaimana cara menggunakan informasi tersebut?

Wilson: Ya, itu tergantung jenis acaranya. Jika Anda pikir Anda melihat apa yang kami sebut sebagai kegagalan yang baru jadi, jika Anda melihat pola yang mungkin mengindikasikan busur api di masa depan, Anda dapat mencocokkannya dengan sesuatu di database dan Anda dapat menghentikannya sebelum pola tersebut benar-benar merusak isolator atau merusak peralatan. Hal ini akan sangat berharga — busur api adalah anomali yang sulit dideteksi.

Ringkasan Teknologi: Namun saya masih harus melokalisasinya.

Wilson: Tentu saja, tapi ini hanyalah sebuah database, belum tentu sebuah sistem yang akan memberi tahu Anda di mana sesuatu mungkin terjadi, karena setiap sirkuit berbeda.

Ringkasan Teknologi: Saat Anda mengumpulkan bentuk gelombang untuk database Anda, bukankah bentuk gelombang tersebut akan terlihat berbeda, bergantung pada, misalnya, jarak antara sensor dan peristiwa?

Wilson: Tentu saja. Ada banyak faktor yang berperan ketika mengatur database seperti ini. Jika Anda menginginkan kemampuan pengamatan penuh pada sistem Anda, Anda harus memasang sensor di setiap X jumlah kaki. Itu tidak mungkin dilakukan secara ekonomi. Jadi, Anda harus membuat penilaian yang cerdas saat menggunakan sesuatu seperti ini.

Dalam contoh busur api, pengukuran kemungkinan besar akan sangat dekat dengan tempat terjadinya peristiwa tertentu, hanya berdasarkan pada fisika tentang bagaimana frekuensi peristiwa busur listrik merambat sepanjang konduktor. Jadi, Anda dapat mengatakan bahwa hal itu terjadi di dekat sini — saya tidak dapat memberi tahu Anda berapa meter atau milnya, informasi tersebut belum tentu terdapat di perpustakaan ini. Sebenarnya itu masalah penelitian yang cukup besar.

Ringkasan Teknologi: Apakah Anda ingin menambahkan sesuatu?

Wilson: Ini adalah sesuatu yang telah kami kerjakan selama beberapa tahun sekarang. Ada keinginan yang kuat untuk membangun database ini untuk digunakan dalam dunia akademis dan penelitian, bukan hanya sebagai alat untuk utilitas. Ada banyak pengembangan AI yang sedang dilakukan saat ini, terutama untuk jaringan listrik. DOE mengeluarkan banyak permintaan untuk berbagai AI dan aplikasi berbasis data di jaringan listrik. Hal ini juga dimaksudkan untuk membantu mendukung beberapa upaya tersebut.

Ringkasan Teknologi: Apakah Anda berupaya meningkatkan kuantitas atau kualitas database?

Wilson: Ya, dan ya. Itu adalah upaya yang berkelanjutan. Kami selalu haus akan data di mana saja.

Ringkasan Teknologi: Siapa yang Anda harapkan akan memberikan lebih banyak data?

Wilson: Ya, kami selalu menginginkan data dari perusahaan utilitas karena mereka biasanya memiliki data yang lebih mewakili dunia nyata. Kami dapat menyimulasikan data sebanyak yang kami inginkan dan menaruhnya di sana, namun pada akhirnya data tersebut tidak mencakup semua kasus sudut yang mungkin Anda lihat di dunia nyata. Jadi, semua yang kita miliki di sini saat ini berasal dari sensor nyata yang merekam data di lapangan, bukan disimulasikan dari program. Saya tidak bermaksud mengatakan bahwa tidak ada nilai dalam data simulasi, namun kita tidak dapat menangkap semua perilaku anomali dalam simulasi tanpa benar-benar mengetahui fisika setiap sirkuit di negara dan dunia.