La biblioteca de eventos Grid Signature permite el análisis en profundidad de la red eléctrica

La biblioteca de eventos Grid Signature potencia la comprensión de los investigadores y de las empresas de servicios públicos sobre el comportamiento de la red al proporcionar acceso a conjuntos de datos de formas de onda de las operaciones de la red. (Imagen:Adam Malin/ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.)

Resúmenes técnicos: ¿Podrías contarme cómo empezó este proyecto?

Aarón Wilson: No fui el creador de la biblioteca de firmas de eventos de Grid. Era bastante nuevo cuando me uní al laboratorio en 2019, pero no despegó realmente hasta alrededor de 2021. Asumí el control en la primavera de 2022.

Recibimos financiación del DOE para crear una biblioteca de firmas de eventos de la red eléctrica. Sería un recurso de referencia para que las personas observaran cómo se comportan algunas de estas formas de onda en el sistema para saber qué buscar en sus propios sistemas. A medida que obtuvimos más datos de diferentes socios y continuamos promoviendo esto durante los últimos años, realmente comenzó a ganar terreno.

Resúmenes técnicos: Permítanme intentar obtener una mejor imagen del sistema. ¿Tiene una forma estandarizada de clasificar las formas de onda y etiquetar los eventos asociados?

Wilson: Uno de los desafíos que tuvimos hace un par de años fue asignar un esquema de etiquetado uniforme a todos los diferentes tipos de datos que recibimos de los proveedores. Nos dimos cuenta de que cada uno tenía su propia manera de asignar una etiqueta a algo que sucedía. Por lo general, nos lo entregaron en forma de una descripción textual de lo que el operador o ingeniero notó cuando registraron el evento. Entonces, después de revisar todo lo que teníamos en ese momento, decidimos armar un sistema jerárquico que abarque todo lo que tenemos, tanto de ese conjunto de datos como de lo que tenemos del conocimiento de dominio general sobre el sistema eléctrico. Luego se nos ocurrió una taxonomía que es bastante uniforme en todo nuestro conjunto de datos. Entonces, cada vez que recibimos nuevos datos, tenemos suficiente amplitud en esa taxonomía para poder asignarle un lugar adecuado.

Resúmenes técnicos: ¿Puedes darme una idea de qué es la taxonomía?

Wilson: Tiene tres capas, las llamamos grupos, clases y subclases. Los grupos son tipos de categorías de muy alto nivel, cosas como qué fases se ven afectadas en el sistema de energía; normalmente hay tres fases. Hay un grupo llamado condiciones, donde se encuentran cosas como desastres naturales y eventos relacionados con el clima. Debajo de los de clases y subclases es donde comienza a profundizar en las categorías más específicas que asignaríamos a esos diferentes eventos.

Resúmenes técnicos: ¿Podrías darme un ejemplo de qué tipo de categorías podrías tener?

Wilson: Por ejemplo, podríamos tener una categoría llamada "condiciones" como grupo, y luego podríamos tener "clima" como clase, y luego la subclase podría ser "tormenta eléctrica". O podríamos tener un grupo que simplemente se llama "eventos" y podríamos tener una clase debajo denominada "calidad de energía" y debajo de eso podríamos tener un "aumento de corriente" o un "transitorio".

Resúmenes técnicos: ¿Cómo se relacionan las sobretensiones o transitorios actuales con los eventos?

Wilson: Un transitorio es un evento en la forma en que lo definimos. La forma en que definimos un evento es algo que ocurre y que es una anomalía:un comportamiento anormal que no esperabas.

Entonces, piense en el voltaje y la corriente tal como se comportan en la red. Como tenemos un sistema de CA, se comporta de forma sinusoidal y el sistema está diseñado de manera que esos fenómenos, esos campos electromagnéticos, se transmitan de la manera más limpia posible, lo que significa que no hay ruido ni eventos anómalos. Un ejemplo de anomalía podría ser cuando sucede algo que hace que se dispare un disyuntor o que se desconecte una sección de la línea. Ese tipo de cosas son lo que aquí llamamos eventos. Un transitorio podría ser algo así como que un banco de condensadores se haya encendido o apagado y eso provoque un breve aumento de corriente que irrumpa en el sistema. Si su sistema no está diseñado para manejar ese nivel de corriente, puede causar daños a su equipo.

Resúmenes técnicos: ¿Qué puede hacer un usuario con esta información?

Wilson: El usuario puede crear una cuenta en el sitio y luego acceder a lo que llamamos nuestro panel de control. Desde allí podrá utilizar diferentes criterios de consulta para buscar eventos en nuestra biblioteca. Dentro del panel, puede ver información relacionada con los datos, como fecha y hora; la descripción textual que nos fue proporcionada; la tasa de muestreo a la que se informó; el tipo de sensor que se utilizó para registrarlo. Y hay un botón para descargarlo. También hay una función junto a cada evento en los registros que le permitirá ver un gráfico del mismo en el sitio web antes de descargarlo.

Resúmenes técnicos: Entonces, si soy una empresa de servicios públicos, ¿debo registrar un evento que sucede en mi grilla y luego compararlo con su banco de datos?

Wilson: Definitivamente esa es una forma. Una cosa de la que hemos estado hablando en nuestro grupo de tres laboratorios es el desarrollo de una herramienta que integraremos en la biblioteca y que permitiría a alguien realizar lo que podría llamarse una búsqueda inversa de imágenes. Recibirá un dato del lado de la utilidad, no sabe qué lo causó y desea encontrar algo en la base de datos que coincida lo más posible. Eso podría ayudarle a tener una idea de lo que pudo haber sucedido. Ese es un proyecto en curso.

La otra cosa para la que podría usarse es simplemente para educación general, para aprender cómo son algunos de estos eventos, solo para entrenar el ojo de un ingeniero que no sabe cómo funcionan algunas de estas cosas. Podrías entrar y buscar, por ejemplo, por el nombre del tipo de evento, como arco. Quiero ver cómo se ve el arco para compararlo con lo que tengo.

Supongamos que soy un operador y veo algo extraño que sucedió en mis datos y estoy tratando de descubrir qué es o qué representa porque como resultado sucedió algo malo. Puedo decir:"Creo que se está formando un arco". Luego puedo ingresar y buscar "arco" y comparar cómo se ve mi forma de onda con cómo se ven los datos de arco en la base de datos y decir:"¿Son similares? Oh, eso parece que está bastante relacionado, podría ser eso". O podría ser útil descartarlo.

Resúmenes técnicos: Si soy el operador de la red, una vez que sé el tipo de evento que es, ¿cómo uso esa información?

Wilson: Bueno, depende de cuál sea el tipo de evento. Si cree que ve lo que llamaríamos una falla incipiente, si ha visto un patrón que podría indicar una futura formación de arco, puede compararlo con algo en la base de datos y podrá detenerlo antes de que realmente rompa un aislador o dañe el equipo. Eso sería muy valioso:la formación de arcos es una anomalía difícil de detectar.

Resúmenes técnicos: Pero todavía tengo que localizarlo de alguna manera.

Wilson: Por supuesto, pero esto es sólo una base de datos, no es necesariamente un sistema que le diga dónde podría ocurrir algo, porque cada circuito es diferente.

Resúmenes técnicos: Cuando recopilas las formas de onda para tu base de datos, ¿no se vería diferente la forma de onda dependiendo, por ejemplo, de la distancia entre el sensor y el evento?

Wilson: Absolutamente. Hay muchos factores que entran en juego a la hora de organizar una base de datos como ésta. Si quisiera una observabilidad total en su sistema, tendría que instalar sensores cada X número de pies. Eso simplemente no es viable económicamente. Por lo tanto, debes tomar decisiones fundamentadas cuando uses algo como esto.

En el ejemplo de arco, las mediciones probablemente estarían muy cerca de donde ocurre ese evento en particular, basándose simplemente en la física de cómo las frecuencias de los eventos de arco viajan a lo largo del conductor. Entonces, se podría decir razonablemente que estaba sucediendo cerca; no podría darle una cifra de cuántos pies o millas, esa información no necesariamente está contenida aquí en la biblioteca. En realidad, ese es un problema de investigación bastante grande.

Resúmenes técnicos: ¿Quieres añadir algo?

Wilson: Esto es algo en lo que hemos estado trabajando desde hace un par de años. Existe una fuerte sensación de desarrollar esta base de datos para su uso en el mundo académico y de investigación, no sólo como una herramienta para las empresas de servicios públicos. Actualmente se está desarrollando mucho la IA, especialmente para la red eléctrica. El DOE está realizando muchas convocatorias para diferentes aplicaciones de inteligencia artificial y basadas en datos en la red. Esto también tiene como objetivo ayudar a respaldar algunos de esos esfuerzos.

Resúmenes técnicos: ¿Está trabajando para mejorar la cantidad o calidad de la base de datos?

Wilson: Sí y sí. Esos son esfuerzos continuos. Siempre estamos hambrientos de datos en todas partes.

Resúmenes técnicos: ¿Quién espera que proporcione más datos?

Wilson: Bueno, siempre queremos datos de las empresas de servicios públicos porque normalmente tienen cosas que son más representativas del mundo real. Podríamos simular tantos datos como queramos y ponerlos allí, pero al final del día no cubren todos los casos extremos que se pueden ver en el mundo real. Y entonces, todo lo que tenemos aquí ahora proviene de sensores reales que registraron datos en el campo, no está simulado a partir de un programa. No quiero decir que los datos simulados no tengan valor, pero no podemos capturar todos los comportamientos anómalos en la simulación sin conocer realmente la física de cada circuito que existe en el país y el mundo.