Localização de faltas em linhas de transmissão utilizando processamento estatístico de sinais e aprendizado de máquina
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Lavras
Escola de Engenharia – EENG |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e Automação
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufla.br/handle/1/60033 |
Resumo: | This work proposes an approach for fault location in transmission lines using signals simulated in ATP, the SOBI algorithm for extracting independent components, and three denoising techniques: Principal Component Analysis (PCA), Wavelet Transform, and Moving Average Filter. The third component extracted by SOBI was used as the basis for preprocessing. After noise removal, supervised regression algorithms were applied: K-Nearest Neighbors (KNN), Multilayer Perceptron (MLP), MLP optimized by Genetic Algorithm (GA), Decision Tree (DT), Random Forest (RF), and Extreme Gradient Boosting (XGBoost). The dataset consisted of 7,920 windows with 700 samples, reduced to 350 through subsampling. The models were evaluated using 10-fold cross-validation, and the performance metrics used were Relative Error percentage (ER%) and the Coefficient of Determination (R²). Experiments were conducted via computational simulation, with training and inference times recorded. KNN achieved the best overall performance, especially for SNR levels above 50 dB. The Wavelet technique performed better under low noise, while the Moving Average Filter was more effective under high noise conditions. The results demonstrate the feasibility of the proposed method, with a focus on low computational cost and high accuracy. |
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Monteiro, Henrique Luis Moreira Barbosa, Bruno Henrique Groenner Duque, Carlos Augusto Ferreira, Danton Diego Pereira, Thalita Kely 2025-07-10T20:24:05Z2025-02-25PEREIRA, Thalita Kely. Localização de faltas em linhas de transmissão utilizando processamento estatístico de sinais e aprendizado de máquina. 2025. 51 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.https://repositorio.ufla.br/handle/1/60033This work proposes an approach for fault location in transmission lines using signals simulated in ATP, the SOBI algorithm for extracting independent components, and three denoising techniques: Principal Component Analysis (PCA), Wavelet Transform, and Moving Average Filter. The third component extracted by SOBI was used as the basis for preprocessing. After noise removal, supervised regression algorithms were applied: K-Nearest Neighbors (KNN), Multilayer Perceptron (MLP), MLP optimized by Genetic Algorithm (GA), Decision Tree (DT), Random Forest (RF), and Extreme Gradient Boosting (XGBoost). The dataset consisted of 7,920 windows with 700 samples, reduced to 350 through subsampling. The models were evaluated using 10-fold cross-validation, and the performance metrics used were Relative Error percentage (ER%) and the Coefficient of Determination (R²). Experiments were conducted via computational simulation, with training and inference times recorded. KNN achieved the best overall performance, especially for SNR levels above 50 dB. The Wavelet technique performed better under low noise, while the Moving Average Filter was more effective under high noise conditions. The results demonstrate the feasibility of the proposed method, with a focus on low computational cost and high accuracy.Este trabalho propõe uma abordagem para localização de faltas em linhas de transmissão, utilizando sinais simulados no ATP, o algoritmo SOBI para extração de componentes independentes e três técnicas de denoising: PCA, Wavelet e Filtro de Média Móvel. A terceira componente separada pelo SOBI foi usada como base para o pré-processamento. Após a remoção de ruído, foram aplicados algoritmos de regressão supervisionada: KNN, MLP (com e sem otimização por AG), Decision Tree, Random Forest e XGBoost.A base de dados foi composta por 7920 janelas com 700 amostras, reduzidas a 350 via subamostragem. Os modelos foram avaliados com validação cruzada K-Fold (10 folds), e as métricas de desempenho utilizadas foram o Erro Relativo percentual (ER%) e o Coeficiente de Determinação (R²). Os experimentos foram realizados via simulação computacional, com medições de tempo de treinamento e inferência.O KNN apresentou os melhores resultados gerais, principalmente com SNR acima de 50 dB. A Wavelet destacou-se com baixo ruído e o Filtro de Média Móvel com ruído elevado. Os resultados demonstram a viabilidade da proposta com foco em baixo custo computacional e alta precisão.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESTecnológicoTecnologia e produçãoODS 7: Energia limpa e acessívelODS 9: Indústria, inovação e infraestruturaODS 11: Cidades e comunidades sustentáveispt_BRporUniversidade Federal de LavrasEscola de Engenharia – EENGPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e AutomaçãoUFLAbrasilAttribution 3.0 Brazilinfo:eu-repo/semantics/openAccessENGENHARIASLocalização de faltas em linhas de transmissãoIdentificação cega de segunda ordemAnálise de componentes independentesK-Nearest NeighborsExtreme Gradient BoostingMultilayer perceptronÁrvore de DecisãoFault location in transmission linesSecond-order blind identification (SOBI)Independent component analysisDecision treeRandom forestLocalização de faltas em linhas de transmissão utilizando processamento estatístico de sinais e aprendizado de máquinaFault location in transmission lines using statistical signal processing and machine learninginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLAORIGINALTexto completo.pdfTexto completo.pdfapplication/pdf1261750https://repositorio.ufla.br/bitstreams/f7a004e9-0fb7-4f5d-9823-6f997a0f684d/download8e9a681bd62c992a5f215a5c5606ba61MD51trueAnonymousREADImpactos da pesquisa.pdfImpactos da pesquisa.pdfapplication/pdf197304https://repositorio.ufla.br/bitstreams/6fed6ede-af60-4fa9-830e-2ada58c86c9f/download4c7f01f6395304b75756e5219b5b9808MD52falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81025https://repositorio.ufla.br/bitstreams/03fa35bf-f487-4326-9fd9-9325aad1024e/download5a033ee506f3a0a175bee8fc81f0bd66MD53falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8955https://repositorio.ufla.br/bitstreams/88fefee6-0f5a-4933-8ba4-14dc5f7d1eb1/downloaddc1a173fe9489e283d3a1f54f6ab2ab9MD54falseAnonymousREADTEXTTexto completo.pdf.txtTexto completo.pdf.txtExtracted texttext/plain102941https://repositorio.ufla.br/bitstreams/0be98eb1-dcf8-4f29-80c3-2df095722e66/downloadac2bfdd7c8a2436a39e4f4e4fa3d5b59MD55falseAnonymousREADImpactos da pesquisa.pdf.txtImpactos da pesquisa.pdf.txtExtracted texttext/plain5620https://repositorio.ufla.br/bitstreams/60cb17b7-cfe9-4ad7-b70e-5720f96fae3c/download6178de03ff4ffd3493d2d3a993a99348MD57falseAnonymousREADTHUMBNAILTexto completo.pdf.jpgTexto completo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3176https://repositorio.ufla.br/bitstreams/09bb6b36-5ae0-44d0-bfbb-4b8ad832b7b7/download25a638734b628f420e3e4e338e8c8615MD56falseAnonymousREADImpactos da pesquisa.pdf.jpgImpactos da pesquisa.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5224https://repositorio.ufla.br/bitstreams/2f902ba6-2dd5-40a6-8910-c0ce49a3739f/download5634faad4042710e72723f3555072453MD58falseAnonymousREAD1/600332025-08-08 15:12:45.094open.accessoai:repositorio.ufla.br:1/60033https://repositorio.ufla.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufla.br/server/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2025-08-08T18:12:45Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)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 |
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This work proposes an approach for fault location in transmission lines using signals simulated in ATP, the SOBI algorithm for extracting independent components, and three denoising techniques: Principal Component Analysis (PCA), Wavelet Transform, and Moving Average Filter. The third component extracted by SOBI was used as the basis for preprocessing. After noise removal, supervised regression algorithms were applied: K-Nearest Neighbors (KNN), Multilayer Perceptron (MLP), MLP optimized by Genetic Algorithm (GA), Decision Tree (DT), Random Forest (RF), and Extreme Gradient Boosting (XGBoost). The dataset consisted of 7,920 windows with 700 samples, reduced to 350 through subsampling. The models were evaluated using 10-fold cross-validation, and the performance metrics used were Relative Error percentage (ER%) and the Coefficient of Determination (R²). Experiments were conducted via computational simulation, with training and inference times recorded. KNN achieved the best overall performance, especially for SNR levels above 50 dB. The Wavelet technique performed better under low noise, while the Moving Average Filter was more effective under high noise conditions. The results demonstrate the feasibility of the proposed method, with a focus on low computational cost and high accuracy. |
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