Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Capeletti, Marcelo Bruno lattes
Orientador(a): Abaide, Alzenira da Rosa lattes
Banca de defesa: Knak Neto, Nelson, Figueiredo, Rodrigo Marques de
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Departamento: Engenharia Elétrica
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27059
Resumo: Identifying of Non-Technical Losses (NTL) is one of the most challenging tasks in power distribution systems due to its technical difficulty, adversities encountered in locus and cost of moving units for verification in the field. It is found in large quantity in developing countries such as India and Brazil and generates financial losses in order of billions for consumers and actors of electrical power systems. Make use of exogenous data in the identification of NTL in energy distribution systems is recognize a field with great added potential, since nowadays when data are increasingly available in large quantities, such data must be analyzed and applied in a concise way, so that intelligent machine learning systems are able to identify and generate possible NTLs targets, moving inspection teams to consumer units with a higher probability of NTL being identified. This work proposes a complete work of data oriented NTL identification, employing a database of electricity distribution utility and an exogenous (climatic) base together with a model of artificial neural networks, performing a supervised classification model. The dataset is characterized by the unbalanced database of power distribution companies labeled according to previous inspections. The classification by a multilayer perceptron neural network optimized through Bayesian optimization, obtained an overall accuracy of 72,20%, receiver operating characteristic area under the curve with a score of 0.684 and an irregular UC success rate of 43,66% in the test bench labeled by previously inspected units. It is emphasized that the methodology was compared without the use of exogenous data, obtaining an improvement of 6,26% in recall rate of irregular units. Therefore, it is concluded that the model is significantly improved when temperature information is incorporated as an input variable.
id UFSM_0406b474bb6398a3df5e8b88ca9cfdb1
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/27059
network_acronym_str UFSM
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
repository_id_str
spelling 2022-11-22T18:44:32Z2022-11-22T18:44:32Z2022-08-29http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27059Identifying of Non-Technical Losses (NTL) is one of the most challenging tasks in power distribution systems due to its technical difficulty, adversities encountered in locus and cost of moving units for verification in the field. It is found in large quantity in developing countries such as India and Brazil and generates financial losses in order of billions for consumers and actors of electrical power systems. Make use of exogenous data in the identification of NTL in energy distribution systems is recognize a field with great added potential, since nowadays when data are increasingly available in large quantities, such data must be analyzed and applied in a concise way, so that intelligent machine learning systems are able to identify and generate possible NTLs targets, moving inspection teams to consumer units with a higher probability of NTL being identified. This work proposes a complete work of data oriented NTL identification, employing a database of electricity distribution utility and an exogenous (climatic) base together with a model of artificial neural networks, performing a supervised classification model. The dataset is characterized by the unbalanced database of power distribution companies labeled according to previous inspections. The classification by a multilayer perceptron neural network optimized through Bayesian optimization, obtained an overall accuracy of 72,20%, receiver operating characteristic area under the curve with a score of 0.684 and an irregular UC success rate of 43,66% in the test bench labeled by previously inspected units. It is emphasized that the methodology was compared without the use of exogenous data, obtaining an improvement of 6,26% in recall rate of irregular units. Therefore, it is concluded that the model is significantly improved when temperature information is incorporated as an input variable.Identificação de perdas não técnicas (PNT) é um dos encargos mais desafiadoras nos sistemas de distribuição de energia elétrica devido a sua dificuldade técnica, adversidades encontradas na localização e custo de deslocamento de unidades para verificação em campo. É encontrado em quantidade maior em países em desenvolvimento como Índia e o Brasil e gera prejuízos na ordem de bilhões para consumidores e agentes dos sistemas elétricos de potência. O emprego de dados exógenos na identificação de PNT em sistemas de distribuição de energia é visto com grande potencial agregado, uma vez que vivemos em uma época em que dados são disponibilizados cada vez mais em grande quantidade. Esses devem ser analisados, validados e empregados de maneira concisa para que sistemas inteligentes de machine learning sejam capazes de identificar e gerar possíveis alvos de inspeções, deslocando equipes para unidades consumidoras (UC) com maior probabilidade de PNT ser identificada. Este trabalho propõe um trabalho completo de identificação de PNT orientado a dados, com o uso de base de dados das concessionárias de distribuição de energia elétrica e base exógena (climática) em conjunto com um modelo de redes neurais artificias, desempenhando um modelo supervisionado de classificação. O banco de dados é severamente desbalanceado e isso é caracterizado pelo banco de inspeções das concessionárias de energia elétrica, pois os consumidores são rotulados com pareceres das inspeções realizadas anteriormente. A classificação por modelo de redes neurais perceptron multicamadas otimizadas através de otimização bayesiana, obteve acurácia de acerto global de 72,20%, a área abaixo da curva receiver operating characteristic com escore de 0.684 e a taxa de acerto de UC irregulares de 43,66% no banco de testes rotulado por unidades previamente inspecionadas. Enfatiza-se que a metodologia foi comparada sem o emprego de dados exógenos, obtendo um aprimoramento de 6,26% em taxa de acerto de unidades irregulares. Então é possível afirmar que o modelo é significativamente aprimorado quando a informação de temperatura ambiente é inserida como uma variável de entrada.porUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFSMBrasilEngenharia ElétricaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessPerda não técnicaDistribuição de energia elétricaMineração de dadosAprendizado de máquinaDados exógenosRedes neurais artificiaisExogenous dataNon-technical lossElectricity distributionData miningMachine learningArtificial neural networksCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAIdentificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificialIdentification of non-technical losses in distribution systems aggregating exogenous data and artificial intelligenceinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisAbaide, Alzenira da Rosahttp://lattes.cnpq.br/2427825596072142Knak Neto, NelsonFigueiredo, Rodrigo Marques dehttp://lattes.cnpq.br/1922799731958383Capeletti, Marcelo Bruno3004000000076006006006006006777278d-7b2f-4400-81f8-c04c5b371ad4bf2e47a2-6020-4fd4-b688-238a054a678971fce412-0d77-4423-ae56-99d9592ebb826bda9af2-276e-4408-9f88-7abbced87dcareponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/27059/2/license_rdf4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD52ORIGINALDIS_PPGEE_2022_CAPELETTI_MARCELO.pdfDIS_PPGEE_2022_CAPELETTI_MARCELO.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf3080633http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/27059/1/DIS_PPGEE_2022_CAPELETTI_MARCELO.pdf0f8c41a18086dd4450a2fe13f11496a5MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81956http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/27059/3/license.txt2f0571ecee68693bd5cd3f17c1e075dfMD531/270592022-11-22 15:44:32.568oai:repositorio.ufsm.br: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 Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-11-22T18:44:32Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.por.fl_str_mv Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Identification of non-technical losses in distribution systems aggregating exogenous data and artificial intelligence
title Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
spellingShingle Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
Capeletti, Marcelo Bruno
Perda não técnica
Distribuição de energia elétrica
Mineração de dados
Aprendizado de máquina
Dados exógenos
Redes neurais artificiais
Exogenous data
Non-technical loss
Electricity distribution
Data mining
Machine learning
Artificial neural networks
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
title_full Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
title_fullStr Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
title_full_unstemmed Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
title_sort Identificação de perdas não técnicas em sistemas de distribuição agregando dados exógenos e inteligência artificial
author Capeletti, Marcelo Bruno
author_facet Capeletti, Marcelo Bruno
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Abaide, Alzenira da Rosa
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2427825596072142
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Knak Neto, Nelson
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Figueiredo, Rodrigo Marques de
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1922799731958383
dc.contributor.author.fl_str_mv Capeletti, Marcelo Bruno
contributor_str_mv Abaide, Alzenira da Rosa
Knak Neto, Nelson
Figueiredo, Rodrigo Marques de
dc.subject.por.fl_str_mv Perda não técnica
Distribuição de energia elétrica
Mineração de dados
Aprendizado de máquina
Dados exógenos
Redes neurais artificiais
Exogenous data
topic Perda não técnica
Distribuição de energia elétrica
Mineração de dados
Aprendizado de máquina
Dados exógenos
Redes neurais artificiais
Exogenous data
Non-technical loss
Electricity distribution
Data mining
Machine learning
Artificial neural networks
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Non-technical loss
Electricity distribution
Data mining
Machine learning
Artificial neural networks
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description Identifying of Non-Technical Losses (NTL) is one of the most challenging tasks in power distribution systems due to its technical difficulty, adversities encountered in locus and cost of moving units for verification in the field. It is found in large quantity in developing countries such as India and Brazil and generates financial losses in order of billions for consumers and actors of electrical power systems. Make use of exogenous data in the identification of NTL in energy distribution systems is recognize a field with great added potential, since nowadays when data are increasingly available in large quantities, such data must be analyzed and applied in a concise way, so that intelligent machine learning systems are able to identify and generate possible NTLs targets, moving inspection teams to consumer units with a higher probability of NTL being identified. This work proposes a complete work of data oriented NTL identification, employing a database of electricity distribution utility and an exogenous (climatic) base together with a model of artificial neural networks, performing a supervised classification model. The dataset is characterized by the unbalanced database of power distribution companies labeled according to previous inspections. The classification by a multilayer perceptron neural network optimized through Bayesian optimization, obtained an overall accuracy of 72,20%, receiver operating characteristic area under the curve with a score of 0.684 and an irregular UC success rate of 43,66% in the test bench labeled by previously inspected units. It is emphasized that the methodology was compared without the use of exogenous data, obtaining an improvement of 6,26% in recall rate of irregular units. Therefore, it is concluded that the model is significantly improved when temperature information is incorporated as an input variable.
publishDate 2022
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2022-11-22T18:44:32Z
dc.date.available.fl_str_mv 2022-11-22T18:44:32Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2022-08-29
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27059
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27059
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.cnpq.fl_str_mv 300400000007
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
600
600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv 6777278d-7b2f-4400-81f8-c04c5b371ad4
bf2e47a2-6020-4fd4-b688-238a054a6789
71fce412-0d77-4423-ae56-99d9592ebb82
6bda9af2-276e-4408-9f88-7abbced87dca
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSM
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/27059/2/license_rdf
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/27059/1/DIS_PPGEE_2022_CAPELETTI_MARCELO.pdf
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/27059/3/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347
0f8c41a18086dd4450a2fe13f11496a5
2f0571ecee68693bd5cd3f17c1e075df
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1793240172167430144