Timely and accurate detection of anomalies in power electronics is becoming increasingly critical for maintaining complex production systems. Robust and explainable strategies help decrease system downtime and preempt or mitigate infrastructure cyberattacks. This work begins by explaining the types of uncertainty present in current datasets and machine learning algorithm outputs. Three techniques for combating these uncertainties are then introduced and analyzed. We further present two anomaly detection and classification approaches, namely the Matrix Profile algorithm and anomaly transformer, which are applied in the context of a power electronic converter dataset. Specifically, the Matrix Profile algorithm is shown to be well suited as a generalizable approach for detecting real-time anomalies in streaming time-series data. The STUMPY python library implementation of the iterative Matrix Profile is used for the creation of the detector. A series of custom filters is created and added to the detector to tune its sensitivity, recall, and detection accuracy. Our numerical results show that, with simple parameter tuning, the detector provides high accuracy and performance in a variety of fault scenarios.


翻译:对维持复杂生产系统而言,及时、准确地发现电力电子中的异常现象越来越重要。强力和可解释的战略有助于减少系统故障时间,预先防范或减轻基础设施的网络攻击。这项工作首先解释了当前数据集和机器学习算法产出中存在的不确定性类型。随后引入并分析了三种应对这些不确定性的技术。我们进一步介绍了两种异常探测和分类方法,即矩阵剖析算法和异常变异变异器,这些方法在动力电子转换数据集中应用。具体地说,矩阵剖析法被证明非常适合作为在流出时间序列数据中发现实时异常现象的通用方法。使用STEMPY Python图书馆实施迭代矩阵剖面图来创建探测器。创建了一系列自定义过滤器,并添加到探测器中,以调节其敏感度、回溯和探测准确性。我们的数字结果表明,通过简单的参数调算法,探测器在各种错误假设中提供高度准确性和性。

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