[論文レビュー] PQStream: A Data Stream Architecture for Electrical Power Quality

Dilek Küçük, Tolga İnan+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 18, 2015

Neural Networks and Applications参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

PQStream は、トルコの送電網をカバーする全国的モバイル測定データを用いた電力品質（PQ）監視を目的としたリアルタイム・データストリームアーキテクチャである。データ測定モジュール、ストリームデータベース、および GUI を統合し、時間経過に伴う PQ データの連続処理を可能にするとともに、分類やクラスタリングなどの将来的なデータマイニング応用による実行可能なインサイトの提供を支援する。

ABSTRACT

In this paper, a data stream architecture is presented for electrical power quality (PQ) which is called PQStream. PQStream is developed to process and manage time-evolving data coming from the country-wide mobile measurements of electrical PQ parameters of the Turkish Electricity Transmission System. It is a full-fledged system with a data measurement module which carries out processing of continuous PQ data, a stream database which stores the output of the measurement module, and finally a Graphical User Interface for retrospective analysis of the PQ data stored in the stream database. The presented model is deployed and is available to PQ experts, academicians and researchers of the area. As further studies, data mining methods such as classification and clustering algorithms will be applied in order to deduce useful PQ information from this database of PQ data.

研究の動機と目的

• トルコの送電網をカバーする全国的モバイル測定データから得られる大規模で時間経過に伴う電力品質（PQ）データを管理する課題に対処すること。
• リアルタイム処理と PQ データストリームの長期保存をサポートするスケーラブルで包括的なシステムを設計すること。
• PQ 専門家や研究者が保存済みの歴史的 PQ データの後向き分析を実行できるように、使いやすいグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）を提供すること。
• 分類やクラスタリングなどの将来的なデータマイニング応用を可能にする基盤を構築すること。
• PQ データ分析のための展開可能でアクセス可能なシステムを提供することで、学術的および産業的リサーチを支援すること。

提案手法

• システムは、全国の送電網を走るモバイルセンサーから収集された生の PQ データを継続的に処理するデータ測定モジュールを採用している。
• ストリームデータベースは、測定モジュールからの処理済み出力を格納し、時間経過に伴う PQ データの効率的でリアルタイムのアクセスと管理を可能にする。
• システムには、ストリームデータベースに格納された歴史的 PQ データを照会・可視化・分析できるグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）が含まれている。
• アーキテクチャは、電力品質監視応用に一般的な高速度で継続的なデータストリームを処理できるように設計されている。
• システムは実際に展開され、稼働しており、PQ 専門家、研究者、学術関係者に提供されている。
• 今後の拡張では、PQ データから意味のあるパターンを抽出するために、クラスタリングや分類などのデータマイニング技術の統合を予定している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 全国の送電網から得られる継続的で時間経過に伴う電力品質データを管理するためのスケーラブルなデータストリームアーキテクチャをどのように設計できるか。
• RQ2 リアルタイム処理、ストレージ、および PQ データストリームの後向き分析を支援するためのシステム構成要素として必要なものは何か。
• RQ3 ストリーム処理システムに使いやすいインターフェースを統合することで、電力品質イベントの専門家による分析をどのように支援できるか。
• RQ4 ストリームデータベースは、PQ データの効率的で長期的なストレージとクエリ処理をどのように可能にするか。
• RQ5 PQ イベント検出のための高度なデータマイニング技術（分類やクラスタリングなど）をサポートするようにシステムをどのように拡張できるか。

主な発見

• PQStream は、全国規模の電力品質監視を実現する包括的なデータストリームアーキテクチャをモバイル測定データを用いて成功裏に実装した。
• 専用の測定モジュールとストリームデータベースを介して、継続的な PQ データのリアルタイム処理とストレージが可能である。
• 機能的な GUI が開発され、実際に展開され、PQ 専門家や研究者が保存済みデータの後向き分析を実行できる。
• システムは稼働中であり、電力品質分野の研究者や実務家に公開されている。
• アーキテクチャは、分類やクラスタリングなどの将来的なデータマイニング技術の統合を可能にする堅牢な基盤を提供している。
• 展開は、全国送電システムにおける大規模でリアルタイムの電力品質監視にストリーム処理を適用する可能性を実証している。