Biblioteca de Assinaturas de Eventos da Rede Elétrica Permite Análise Profunda do Comportamento da Rede

A Biblioteca de Assinaturas de Eventos da Rede energiza a compreensão de concessionárias e pesquisadores sobre o comportamento da rede, fornecendo acesso a conjuntos de dados de formas de onda de operações da rede. (Imagem: Adam Malin/ORNL, Departamento de Energia dos EUA)

Entrevista com Aaron Wilson

Como Este Projeto Começou?

Aaron Wilson: Eu não fui o criador da Biblioteca de Assinaturas de Eventos da Rede. Era relativamente nova quando entrei no laboratório em 2019, mas não decolou de verdade até por volta de 2021. Assumi a liderança na primavera de 2022.

Recebemos financiamento do DOE para criar uma biblioteca de assinaturas de eventos da rede elétrica. Seria um recurso de referência para as pessoas verem como algumas dessas formas de onda se comportam no sistema, para que soubessem o que procurar em seus próprios sistemas. À medida que obtivemos mais dados de diferentes parceiros e continuamos a promover isso nos últimos anos, realmente começou a ganhar força.

Existe uma Maneira Padronizada de Classificar Formas de Onda e Rotular Eventos Associados?

Wilson: Um dos desafios que tivemos há alguns anos foi atribuir um esquema de rotulagem uniforme a todos os diferentes tipos de dados que recebíamos dos provedores. Percebemos que todos tinham sua própria maneira de atribuir um rótulo a algo que acontecia. Geralmente era dado a nós na forma de uma descrição textual do que o operador ou engenheiro notou quando fez um registro do evento. Então, depois que examinamos tudo o que tínhamos na época, decidimos montar um sistema hierárquico que abrange tudo o que temos, tanto daquele conjunto de dados quanto do que temos do conhecimento geral de domínio sobre o sistema de energia. Então criamos uma taxonomia bastante uniforme em todo o nosso conjunto de dados. Assim, sempre que recebemos novos dados, temos amplitude suficiente nessa taxonomia para dar a eles um slot apropriado.

Pode Me Dar Uma Ideia do Que É a Taxonomia?

Wilson: Ela tem três camadas, que chamamos de grupos, classes e subclasses. Grupos são as categorias de alto nível, coisas como quais fases são afetadas no sistema de energia — normalmente você tem três fases. Há um grupo chamado condições, onde você encontraria coisas como desastres naturais e eventos relacionados ao clima. Abaixo desses, em classes e subclasses, é onde você começa a detalhar as categorias mais específicas que atribuiríamos a esses diferentes eventos.

Pode Dar Um Exemplo de Quais Categorias Vocês Podem Ter?

Wilson: Por exemplo, podemos ter uma categoria chamada "condições" como grupo, e então "clima" como classe, e a subclasse pode ser "tempestade de raios". Ou podemos ter um grupo chamado "eventos", e uma classe abaixo rotulada "qualidade de energia", e abaixo disso podemos ter "sobrecorrente" ou "transiente".

Como Vocês Relacionam Sobrecorrentes ou Transientes a Eventos?

Wilson: Um transiente é um evento na forma como o definimos. A maneira como definimos um evento é algo que ocorre que é uma anomalia — um comportamento anormal que você não esperava.

Pense na tensão e corrente como elas se comportam na rede. Como temos um sistema CA, ele se comporta sinusoidalmente e o sistema é projetado de forma que esses fenômenos, aqueles campos eletromagnéticos, percorram da forma mais limpa possível, significando que não há ruído ou eventos anômalos. Um exemplo de anomalia poderia ser quando algo acontece que causa o disparo de um disjuntor ou causa a desconexão de uma seção de linha. Esses tipos de coisas são o que chamamos de eventos aqui. Um transiente pode ser algo como talvez um banco de capacitores tenha ligado ou desligado e isso causa um pico curto de corrente que entra no sistema. Se seu sistema não for projetado para lidar com esse nível de corrente, pode causar danos ao seu equipamento.

O Que Um Usuário Pode Fazer Com Esta Informação?

Wilson: O usuário pode criar uma conta no site e então acessar o que chamamos de painel. A partir daí, você pode usar diferentes critérios de consulta para encontrar eventos em nossa biblioteca. Dentro do painel, você pode ver informações relacionadas aos dados, como data e hora; a descrição textual que nos foi fornecida; a taxa de amostragem na qual foi relatado; o tipo de sensor usado para registrá-lo. E há um botão para baixá-lo. Há também um recurso ao lado de cada evento nos registros que permite ver um gráfico dele no site antes de baixar.

Se Eu For Uma Concessionária, Eu Registro Um Evento Na Minha Rede E Depois Comparo Com Seu Banco de Dados?

Wilson: Essa é definitivamente uma maneira. Uma coisa sobre a qual temos conversado em nosso grupo de três laboratórios é desenvolver uma ferramenta que integraríamos à biblioteca que permitiria a alguém realizar o que poderia ser chamado de busca reversa de imagem. Você receberia um pedaço de dados do lado da concessionária, não sabe o que causou, e quer encontrar algo no banco de dados que corresponda o mais próximo possível. Isso pode ajudar a ter uma ideia do que poderia ter acontecido. Esse é um projeto em andamento.

A outra coisa para a qual poderia ser usado é apenas educação geral, para aprender como alguns desses eventos se parecem, apenas para treinar o olho de um engenheiro que não sabe como algumas dessas coisas funcionam. Você poderia entrar e pesquisar pelo nome do tipo de evento, como arco elétrico — quero ver como o arco elétrico se parece para comparar com o que eu tenho.

Suponha que sou um operador, e vejo essa coisa estranha que aconteceu nos meus dados e estou tentando descobrir o que é ou o que representa porque algo ruim aconteceu como resultado. Posso dizer: "Acho que é arco elétrico." Posso então entrar e pesquisar "arco elétrico" e comparar como minha forma de onda se parece com os dados de arco elétrico no banco de dados e dizer: "São semelhantes? Oh, isso parece bem relacionado, pode ser isso." Ou pode ajudar a descartar isso.

Se Eu For O Operador Da Rede, Uma Vez Que Eu Saiba O Tipo De Evento, Como Uso Essa Informação?

Wilson: Bem, depende do tipo de evento. Se você acha que vê o que chamaríamos de falha incipiente, se viu um padrão que pode indicar arco elétrico futuro, pode compará-lo com algo no banco de dados e consegue pará-lo antes que realmente quebre um isolador ou danifique equipamento. Isso seria bastante valioso — arco elétrico é uma anomalia difícil de detectar.

Mas Eu Ainda Tenho Que Localizá-lo De Alguma Forma.

Wilson: Claro, mas isso é apenas um banco de dados, não é necessariamente um sistema que diria onde algo pode ocorrer, porque cada circuito é diferente.

Ao Coletar Formas de Onda Para Seu Banco de Dados, a Forma de Onda Não Ficaria Diferente Dependendo, Digamos, Da Distância Entre O Sensor E O Evento?

Wilson: Absolutamente. Há muitos fatores que entram em jogo ao organizar um banco de dados como este. Se você quisesse observabilidade total do seu sistema, teria que instalar sensores a cada X número de pés. Isso simplesmente não é viável economicamente. Então, você tem que fazer julgamentos fundamentados ao usar algo como isso.

No exemplo do arco elétrico, as medições provavelmente seriam muito próximas de onde aquele evento particular está acontecendo, apenas com base na física de como as frequências de eventos de arco elétrico viajam ao longo do condutor. Então, você poderia razoavelmente dizer que estava acontecendo perto — não poderia te dar um número de quantos pés ou milhas, essa informação não está necessariamente contida aqui na biblioteca. Esse é um problema de pesquisa bastante grande, na verdade.

Quer Adicionar Algo?

Wilson: Isso é algo em que temos trabalhado há alguns anos. Há um forte senso de construir este banco de dados para uso nos mundos acadêmico e de pesquisa, não apenas como ferramenta para concessionárias. Há muito desenvolvimento de IA acontecendo agora, especialmente para a rede elétrica. O DOE está lançando muitas chamadas para diferentes aplicações de IA e baseadas em dados na rede. Isso também visa ajudar a apoiar alguns desses esforços.

Vocês Estão Trabalhando Em Atualizar A Quantidade Ou Qualidade Do Banco de Dados?

Wilson: Sim, e sim. Esses são esforços contínuos. Estamos sempre famintos por dados em todo lugar.

De Quem Vocês Esperam Receber Mais Dados?

Wilson: Bem, sempre queremos dados de concessionárias porque eles geralmente têm coisas mais representativas do mundo real. Poderíamos simular quantos dados quiséssemos e colocar lá, mas no final do dia eles não cobrem todos os casos de borda que você pode ver no mundo real. E então, tudo o que temos aqui agora é de sensores reais que registraram dados no campo, não simulados de um programa. Não quero dizer que não há valor em dados simulados, mas não podemos capturar todos os comportamentos anômalos em simulação sem realmente conhecer a física de cada circuito lá fora no país e no mundo.