电网特征事件库支持深入的电网分析

电网签名事件库通过提供对电网操作波形数据集的访问，激发公用事业和研究人员对电网行为的理解。 （图片来源：Adam Malin/ORNL，美国能源部）

技术简介： 你能告诉我这个项目是如何开始的吗？

亚伦威尔逊： 我不是网格事件签名库的创始人。当我 2019 年加入实验室时，它还是相当新的，但直到 2021 年左右它才真正起步。我于 2022 年春天接手。

我们获得了美国能源部的资助，用于创建电网事件签名库。对于人们来说，这将是一个首选资源，可以查看其中一些波形在系统上的行为，以便他们知道在自己的系统上寻找什么。随着我们从不同的合作伙伴那里获得更多数据，并在过去几年中继续推广这一点，它确实开始受到关注。

技术简介： 让我尝试更好地了解该系统。您是否有标准化的方法来对波形进行分类并标记相关事件？

威尔逊： 几年前我们遇到的挑战之一是为我们从提供商处获得的所有不同数据类型分配统一的标签方案。我们注意到每个人都有自己的方式为发生的事情贴上标签。通常以操作员或工程师在记录事件时所记录的文字描述的形式提供给我们。因此，在我们梳理了当时拥有的所有内容之后，我们决定建立一个分层系统，其中包含我们拥有的所有内容，包括来自该组数据的内容以及我们从有关电力系统的一般领域知识中获得的内容。然后我们提出了一个在我们的整个数据集中相当统一的分类法。因此，每当我们收到新数据时，我们的分类法就有足够的广度，能够为其提供适当的位置。

技术简介： 您能给我一些分类法的概念吗？

威尔逊： 它有三层，我们称之为组、类和子类。组是非常高级的类别，例如哪些相会影响电力系统 - 通常有三个相。有一个称为条件的组，您可以在其中找到自然灾害和与天气相关的事件等内容。在类和子类的下面，您可以开始深入了解我们将分配给这些不同事件的更具体的类别。

技术简介： 您能否举例说明您可能拥有哪些类别？

威尔逊： 例如，我们可能有一个名为“条件”的类别作为组，然后我们可能有“天气”作为类，然后子类可能是“闪电风暴”。或者我们可能有一个称为“事件”的组，并且我们可能在下面有一个标记为“电能质量”的类，并且在下面我们可能有“电流浪涌”或“瞬态”。

技术简介： 您如何将电流浪涌或瞬变与事件联系起来？

威尔逊： 按照我们定义的方式，瞬态是一个事件。我们定义事件的方式是指发生的异常事件 - 一种您没有预料到的异常行为。

因此，请考虑电压和电流在电网上的表现。由于我们有一个交流系统，它的行为呈正弦曲线，系统的设计使这些现象、电磁场尽可能干净地穿过，这意味着没有噪音或异常事件。异常的一个例子可能是发生导致断路器跳闸或部分线路断开的事件。这些类型的事情就是我们在这里所说的事件。瞬变可能类似于电容器组已打开或关闭，这会导致短暂的电流浪涌涌入系统。如果您的系统设计不能够处理该电流水平，则可能会对您的设备造成损坏。

技术简介： 用户可以利用这些信息做什么？

威尔逊： 用户可以在网站上创建一个帐户，然后他们可以访问我们所说的仪表板。从那里您可以使用不同的查询条件来查找我们库中的事件。在仪表板内，您可以看到与数据相关的信息，例如日期和时间；提供给我们的文字描述；报告的采样率；用于记录它的传感器类型。并且有一个按钮可以下载它。记录中每个事件旁边还有一个功能，您可以在下载之前在网站上查看该事件的情节。

技术简介： 那么，如果我是公用事业公司，我是否会记录网格上发生的事件，然后将其与您的数据库进行比较？

威尔逊： 这绝对是一种方式。我们三个实验室小组一直在讨论的一件事是开发一种工具，我们将集成到库中，该工具将允许某人执行所谓的反向图像搜索。您将从公用事业方收到一段数据，您不知道是什么导致了它，并且您希望在数据库中找到尽可能匹配的内容。这可能会帮助您了解可能发生的情况。这是一个正在进行的项目。

它可以用于的另一件事就是普通教育，了解其中一些事件是什么样的，只是为了训练不知道其中一些事情如何工作的工程师的眼睛。您可以进入并搜索，例如，事件类型的名称，例如电弧放电 - 我想看看电弧放电是什么样子，并将其与我拥有的进行比较。

假设我是一名操作员，我看到数据中发生了这种奇怪的事情，我试图弄清楚它是什么或它代表什么，因为结果发生了一些不好的事情。我可以说，“我认为这是电弧。”然后我可以进去搜索“电弧”，并将我的波形与数据库中的电弧数据进行比较，然后说：“这些相似吗？哦，这看起来很相关，可能就是这样。”或者它可能有助于排除这种可能性。

技术简介： 如果我是电网运营商，一旦我知道事件的类型，我该如何使用该信息？

威尔逊： 嗯，这取决于事件的类型。如果您认为您看到了我们所说的初期故障，如果您看到了可能指示未来电弧放电的模式，您可以将其与数据库中的某些内容进行匹配，并且您能够在它实际击穿绝缘体或损坏设备之前将其阻止。这将非常有价值——电弧放电是一种很难检测到的异常现象。

技术简介： 但我仍然必须以某种方式对其进行本地化。

威尔逊： 当然，但这只是一个数据库，它不一定是一个可以告诉你哪里可能发生事情的系统，因为每个电路都是不同的。

技术简介： 当您为数据库收集波形时，波形看起来不会有所不同，例如传感器与事件之间的距离吗？

威尔逊： 绝对的。在组织这样的数据库时，有许多因素会发挥作用。如果您希望系统具有完全可观测性，则必须每隔 X 英尺安装一次传感器。这在经济上是不可行的。所以，当你使用这样的东西时，你必须做出有根据的判断。

在电弧放电示例中，仅基于电弧放电事件的频率如何沿着导体传播的物理原理，测量结果可能非常接近特定事件发生的位置。所以，你可以合理地说它就发生在附近——我无法告诉你有多少英尺或英里，该信息不一定包含在图书馆中。实际上，这是一个相当大的研究问题。

技术简介： 您想添加什么吗？

威尔逊： 这是我们几年来一直在努力的事情。人们强烈希望建立这个数据库用于学术和研究领域，而不仅仅是作为公用事业的工具。现在正在进行大量人工智能开发，特别是在电网方面。美国能源部多次呼吁在电网上建立不同的人工智能和基于数据的应用程序。这也是为了帮助支持其中一些努力。

技术简介： 您正在致力于升级数据库的数量或质量吗？

威尔逊： 是的，是的。这些都是持续的努力。我们总是渴望无处不在的数据。

技术简介： 您希望谁提供更多数据？

威尔逊： 嗯，我们总是需要来自公用事业公司的数据，因为它们通常拥有更能代表现实世界的东西。我们可以模拟尽可能多的数据并将其放入其中，但最终它们并不能涵盖您在现实世界中可能看到的所有极端情况。因此，我们现在这里拥有的一切都来自在现场记录数据的真实传感器，而不是通过程序模拟。我并不是说模拟数据没有价值，但如果不真正了解国内和世界上每个电路的物理原理，我们就无法捕获模拟中的所有异常行为。