PROTECT-90: A Fault Dataset for Power System Protection
作者: Julian Oelhaf, Georg Kordowich, Christian Bergler, Andreas Maier, Johann Jäger, Siming Bayer
分类: eess.SP, cs.LG
发布日期: 2026-06-23
备注: 6 pages, 3 figures, 3 tables. Accepted for publication at IEEE PES ISGT Europe 2026. Author accepted manuscript. Final published version will be available via IEEE Xplore
💡 一句话要点
提出PROTECT-90数据集以解决高压电力系统保护研究缺乏标准数据的问题
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)
关键词: 电力系统保护 数据集 电磁瞬态 短路仿真 信号处理 机器学习 高压波形
📋 核心要点
- 现有电力系统保护研究缺乏标准化和公开的高压波形数据集，限制了方法的透明性和可重复性。
- 本文提出PROTECT-90数据集，包含9022个短路仿真案例，提供一致的测量数据和详细的元数据。
- 通过开放数据集的发布，促进了电力系统保护领域的研究和方法的可比性，推动了信号处理和学习方法的进步。
📝 摘要（中文）
随着数据驱动方法在电力系统保护中的日益关注，缺乏标准化、公开的高压波形数据集，限制了透明和可重复的评估。为此，本文介绍了PROTECT-90数据集，这是一个开放的电磁瞬态（EMT）模拟基准，专为高压故障研究而设计，包含9022个物理一致的短路仿真案例，基于标准化的90 kV双线拓扑生成。每个案例记录了在八个测量位置的同步三相电压和电流波形，并附有描述故障类型、位置、起始时间和操作条件的结构化元数据。所有建模假设、参数范围和数据生成过程均有明确记录，以确保透明性和跨研究的可比性。通过结合物理基础的EMT模拟、均衡的场景覆盖和开放的可访问性，PROTECT-90为保护导向的信号处理和基于学习的方法的可重复基准测试奠定了标准化基础。
🔬 方法详解
问题定义：当前电力系统保护研究缺乏标准化的高压波形数据集，导致评估方法的透明性和可重复性不足。
核心思路：本文通过构建PROTECT-90数据集，提供高压故障研究所需的开放、标准化的电磁瞬态模拟数据，确保数据的物理一致性和可比性。
技术框架：数据集基于90 kV双线拓扑，包含9022个短路仿真案例，记录了在八个测量位置的三相电压和电流波形，并附有详细的元数据。
关键创新：PROTECT-90数据集的创新在于其开放性和系统化的文档记录，确保了数据生成过程的透明性和跨研究的可比性，填补了高压电力故障研究中的数据空白。
关键设计：数据集中的每个仿真案例均记录了故障类型、位置、起始时间和操作条件，所有建模假设和参数范围均有明确说明，确保了数据的可靠性和适用性。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
PROTECT-90数据集包含9022个高压短路仿真案例，提供了丰富的三相电压和电流波形数据。该数据集的发布将显著提升电力系统保护研究的透明性和可重复性，为信号处理和学习方法的基准测试提供了可靠基础。
🎯 应用场景
PROTECT-90数据集可广泛应用于电力系统保护研究、故障诊断和信号处理方法的开发。其开放性和标准化特性将促进学术界和工业界在电力系统安全性和可靠性方面的研究与合作，推动相关技术的进步与应用。
📄 摘要（原文）
The increasing interest in data-driven methods for power system protection is accompanied by a lack of standardized, publicly available high-voltage waveform datasets that enable transparent and reproducible evaluation. To address this gap, this paper introduces the PROTECT-90 dataset, an open electromagnetic transient (EMT)-simulated reference benchmark for high-voltage fault studies with consistent digital-fault-recorder-like measurements, publicly released with this work. The dataset comprises 9,022 physically consistent short-circuit simulation episodes generated on a standardized 90 kV double-line topology with systematically documented domain randomization of grid operating points, line parameters, and fault conditions. For each episode, synchronized three-phase voltage and current waveforms are recorded at eight measurement locations and released together with structured, machine-readable metadata describing fault type, fault location, inception time, and operating conditions. All modeling assumptions, parameter ranges, and data-generation procedures are explicitly documented to ensure transparency and cross-study comparability. By combining physically grounded EMT simulation, balanced scenario coverage, and open accessibility, PROTECT-90 establishes a standardized foundation for reproducible benchmarking of protection-oriented signal processing and learning-based methods.