그리드 시그니처 이벤트 라이브러리로 심층적인 전력망 분석 지원

그리드 서명 이벤트 라이브러리는 그리드 작업에서 파형 데이터 세트에 대한 액세스를 제공함으로써 그리드 동작에 대한 유틸리티 및 연구원의 이해를 활성화합니다. (이미지:Adam Malin/ORNL, 미국 에너지부)

기술 개요: 이 프로젝트가 어떻게 시작되었는지 알려주실 수 있나요?

아론 윌슨: 나는 그리드 이벤트 서명 라이브러리의 창시자가 아니었습니다. 제가 2019년에 연구실에 합류했을 당시에는 상당히 새로운 기능이었지만 2021년쯤이 되어서야 본격적으로 시작되었습니다. 저는 2022년 봄에 인수했습니다.

우리는 전력망에서 이벤트 서명 라이브러리를 만들기 위해 DOE로부터 자금을 지원 받았습니다. 사람들이 자신의 시스템에서 무엇을 찾아야 할지 알 수 있도록 이러한 파형 중 일부가 시스템에서 어떻게 작동하는지 살펴보는 것이 유용한 리소스가 될 것입니다. 다양한 파트너로부터 더 많은 데이터를 수집하고 지난 몇 년 동안 이를 지속적으로 홍보해 오면서 실제로 관심을 끌기 시작했습니다.

기술 개요: 시스템을 더 잘 이해하도록 노력하겠습니다. 파형을 분류하고 관련 이벤트에 라벨을 지정하는 표준화된 방법이 있습니까?

윌슨: 몇 년 전 우리가 겪었던 과제 중 하나는 공급자로부터 얻는 다양한 데이터 유형 모두에 통일된 라벨링 체계를 할당하는 것이었습니다. 우리는 모든 사람이 일어난 일에 라벨을 할당하는 자신만의 방법을 가지고 있다는 것을 알아냈습니다. 이는 일반적으로 운영자나 엔지니어가 이벤트를 기록할 때 기록한 내용을 텍스트로 설명하는 형태로 제공됩니다. 그래서 우리는 당시 가지고 있던 모든 것을 조사한 후 해당 데이터 세트와 전력 시스템에 대한 일반적인 도메인 지식에서 얻은 것 모두를 포함하여 우리가 가진 모든 것을 포괄하는 계층적 시스템을 구성하기로 결정했습니다. 그런 다음 전체 데이터 세트에 걸쳐 상당히 균일한 분류법을 생각해냈습니다. 따라서 새로운 데이터를 받을 때마다 적절한 슬롯을 제공할 수 있을 만큼 분류 체계의 폭이 충분합니다.

기술 개요: 분류법이 무엇인지 알려주실 수 있나요?

윌슨: 여기에는 3개의 레이어가 있으며 이를 그룹, 클래스, 하위 클래스라고 부릅니다. 그룹은 어떤 단계가 전력 시스템에 영향을 미치는지와 같은 매우 높은 수준의 범주입니다. 일반적으로 3개의 단계가 있습니다. 자연 재해, 날씨 관련 사건 등을 찾을 수 있는 조건이라는 그룹이 있습니다. 클래스 및 하위 클래스 아래에는 다양한 이벤트에 할당할 보다 구체적인 카테고리를 자세히 살펴볼 수 있는 곳이 있습니다.

기술 개요: 어떤 종류의 카테고리가 있는지 예를 들어주시겠어요?

윌슨: 예를 들어 그룹으로 "조건"이라는 범주가 있고 클래스로 "날씨"가 있을 수 있으며 하위 클래스는 "번개 폭풍"이 될 수 있습니다. 또는 단순히 "이벤트"라고 불리는 그룹이 있고 그 아래에 "전력 품질"이라는 레이블이 붙은 클래스가 있을 수 있으며 그 아래에는 "전류 급증" 또는 "일시적"이 있을 수 있습니다.

기술 개요: 전류 서지 또는 과도 현상을 이벤트와 어떻게 연관시키나요?

윌슨: 일시적인 현상은 우리가 정의하는 방식의 이벤트입니다. 우리가 이벤트를 정의하는 방식은 예상치 못한 비정상적인 동작, 즉 비정상적인 동작이 발생하는 것입니다.

따라서 그리드에서 동작하는 전압과 전류를 생각해 보십시오. AC 시스템이 있기 때문에 이는 정현파로 동작하며 시스템은 이러한 현상, 즉 전자기장이 최대한 깔끔하게 전달되도록 설계되었습니다. 즉, 소음이나 변칙적인 현상이 없음을 의미합니다. 이상 현상의 예로는 회로 차단기가 작동되거나 라인 섹션의 연결이 끊어지는 일이 발생하는 경우를 들 수 있습니다. 이러한 유형의 일을 여기서는 이벤트라고 부릅니다. 과도 현상은 커패시터 뱅크가 켜지거나 꺼지는 것과 같을 수 있으며 이로 인해 시스템에 유입되는 전류의 짧은 서지가 발생합니다. 시스템이 해당 수준의 전류를 처리하도록 설계되지 않은 경우 장비가 손상될 수 있습니다.

기술 개요: 사용자는 이 정보로 무엇을 할 수 있나요?

윌슨: 사용자는 사이트에서 계정을 생성한 다음 우리가 대시보드라고 부르는 것에 액세스할 수 있습니다. 여기에서 다양한 쿼리 기준을 사용하여 라이브러리에서 이벤트를 찾을 수 있습니다. 대시보드 내에서는 날짜, 시간 등 데이터와 관련된 정보를 볼 수 있습니다. 당사에 제공된 텍스트 설명 보고된 샘플링 속도 이를 기록하는 데 사용된 센서 유형. 그리고 다운로드 버튼이 있습니다. 기록의 각 사건 옆에는 다운로드하기 전에 웹사이트에서 사건의 줄거리를 볼 수 있는 기능도 있습니다.

기술 개요: 그럼, 제가 유틸리티인 경우 그리드에서 발생하는 이벤트를 기록한 다음 이를 데이터 뱅크와 비교합니까?

윌슨: 그것은 확실히 한 가지 방법입니다. 세 개의 연구실로 구성된 그룹에서 우리가 이야기해 온 것 중 하나는 누군가가 역 이미지 검색이라고 할 수 있는 작업을 수행할 수 있도록 라이브러리에 통합할 도구를 개발하는 것입니다. 유틸리티 측에서 데이터 조각을 받았지만 그 원인이 무엇인지 모르고 데이터베이스에서 최대한 일치하는 항목을 찾으려고 합니다. 그러면 무슨 일이 일어났을 수 있는지에 대한 아이디어를 얻는 데 도움이 될 수 있습니다. 현재 진행 중인 프로젝트입니다.

이것이 사용될 수 있는 또 다른 목적은 이러한 이벤트 중 일부가 어떻게 생겼는지 알아보기 위한 일반 교육, 이러한 것들이 어떻게 작동하는지 모르는 엔지니어의 눈을 훈련시키는 것입니다. 예를 들어 아크와 같은 이벤트 유형의 이름으로 들어가서 검색할 수 있습니다. 제가 가지고 있는 것과 비교하기 위해 아크가 어떤 모습인지 보고 싶습니다.

제가 운영자이고 데이터에서 이상한 일이 발생한 것을 보고 결과적으로 뭔가 나쁜 일이 발생했기 때문에 그것이 무엇인지, 무엇을 나타내는지 알아내려고 노력하고 있다고 가정해 보겠습니다. 나는 “아킹인 것 같아요.”라고 말할 수 있습니다. 그런 다음 "아킹"을 검색하고 내 파형이 데이터베이스에 있는 아크 데이터와 어떻게 보이는지 비교하고 "이것들이 비슷합니까? 아, 꽤 관련이 있는 것 같군요. 그럴 수도 있습니다."라고 말할 수 있습니다. 아니면 이를 배제하는 것이 도움이 될 수도 있습니다.

기술 개요: 내가 그리드 운영자라면 이벤트의 종류를 알고 나면 해당 정보를 어떻게 사용합니까?

윌슨: 글쎄요, 이벤트 유형이 무엇인지에 따라 다릅니다. 초기 고장이라고 부르는 현상이 보인다면, 향후 아크 발생을 나타낼 수 있는 패턴을 본 경우 이를 데이터베이스의 항목과 대조하여 실제로 절연체를 파괴하거나 장비를 손상시키기 전에 이를 중지할 수 있습니다. 이는 매우 가치 있는 일입니다. 아크 현상은 감지하기 어려운 이상 현상입니다.

기술 개요: 하지만 어떻게든 현지화해야 합니다.

윌슨: 물론, 이것은 단지 데이터베이스일 뿐이며 회로마다 다르기 때문에 반드시 어디에서 어떤 일이 발생할지 알려주는 시스템은 아닙니다.

기술 개요: 데이터베이스에 대한 파형을 수집할 때 센서와 이벤트 사이의 거리 등에 따라 파형이 다르게 보일까요?

윌슨: 물론입니다. 이와 같은 데이터베이스를 구성할 때 작용하는 많은 요소가 있습니다. 시스템을 완벽하게 관찰하려면 X피트마다 센서를 설치해야 합니다. 그것은 경제적으로 실현 가능하지 않습니다. 따라서 이와 같은 것을 사용할 때는 현명한 판단을 내려야 합니다.

아크 발생의 예에서 측정은 아크 발생 빈도가 도체를 따라 이동하는 방식에 대한 물리학을 기반으로 특정 이벤트가 발생하는 위치와 매우 유사할 가능성이 높습니다. 그래서, 여러분은 그 일이 가까운 곳에서 일어나고 있다고 합리적으로 말할 수 있습니다. 저는 여러분에게 몇 피트나 마일이 되는지 알려줄 수 없으며, 그 정보가 반드시 여기 도서관에 포함되어 있는 것은 아닙니다. 사실 이는 꽤 큰 연구 문제입니다.

기술 개요: 추가하고 싶은 내용이 있나요?

윌슨: 이것은 우리가 몇 년 동안 작업해 온 것입니다. 단지 유틸리티를 위한 도구가 아닌 학술 및 연구 분야에서 사용하기 위해 이 데이터베이스를 구축하려는 강한 의지가 있습니다. 현재 특히 전력망 분야에서 많은 AI 개발이 진행되고 있습니다. DOE는 그리드에서 다양한 AI 및 데이터 기반 애플리케이션에 대한 많은 요청을 내놓고 있습니다. 이는 또한 이러한 노력 중 일부를 지원하는 데 도움이 되기 위한 것입니다.

기술 개요: 데이터베이스의 수량이나 품질을 업그레이드하는 작업을 진행 중이신가요?

윌슨: 예, 그렇습니다. 이는 지속적인 노력입니다. 우리는 항상 어디서나 데이터에 굶주려 있습니다.

기술 개요: 누가 더 많은 데이터를 제공하길 바라나요?

윌슨: 글쎄요, 우리는 항상 유틸리티의 데이터를 원합니다. 왜냐하면 유틸리티는 일반적으로 실제 세계를 더 잘 대표하는 데이터를 갖고 있기 때문입니다. 우리는 원하는 만큼 많은 데이터를 시뮬레이션하여 거기에 넣을 수 있지만 결국에는 현실 세계에서 볼 수 있는 모든 특수한 경우를 다루지는 않습니다. 따라서 지금 여기에 있는 모든 것은 현장에서 데이터를 기록한 실제 센서에서 나온 것이며 프로그램에서 시뮬레이션한 것이 아닙니다. 시뮬레이션된 데이터에 가치가 없다고 말하는 것은 아니지만, 국가와 세계에 있는 모든 회로의 물리학을 실제로 알지 못하면 시뮬레이션에서 모든 변칙적 행동을 포착할 수는 없습니다.