Detecção de outliers em dados de medição fasorial baseado em tipicidade e excentricidade

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Cavalcanti, Diego Henrique da Silva
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
PMU
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33490
Resumo: Currently, phasor measurement units (PMU) are essential equipment for real-time operation of the electrical system. However, due to complex factors, these data can easily be compromised by interference, synchronization failure or even a failure of some equipment. This will raise several levels of data quality problems, potentially affecting applications that are based on data quality or at the same time threatening to secure two power systems. This work aims to detect these anomalies based only on the data of the PMU, without the need for knowledge of electrical parameters of the network. For this purpose, an online algorithm was proposed based on the eccentricity and typicality of the sample in relation to its set of previous samples, or TEDA. It was proposed a modification in TEDA, or TEDA Janelado, where its main objective was to deixate the method more sensitive to variations in media and variation over time, maximizing the eccentricity of a sample and favoring the detection of outliers more difficult . A third strategy to improve the detection of TEDA was also presented in the work, or sketch factor, whose role is to establish a more fair weight between the new samples and the average/variance of its set of data, this method was called TEDA Sketch. Finally, these three methods were validated according to performance metrics used in the literature. Two test scenarios were used considering given phasor measurement areas, being used at frequency, phase voltage and current, totaling 36000 samples for each electrical magnitude. For all the scenarios analyzed, the algorithms used have a satisfactory performance, with emphasis on the TEDA Janelado and the TEDA Esquecimento that obtain the best results in the most challenging scenarios. It has also been certified to be capable of two methods to detect abnormalities during electrical disturbances. Finally, it is hoped that this research will contribute to this topic, presenting a new approach for detecting outliers in PMU data and contributing to better quality of data, guaranteeing that its applications in energy systems are used more safely.
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For this purpose, an online algorithm was proposed based on the eccentricity and typicality of the sample in relation to its set of previous samples, or TEDA. It was proposed a modification in TEDA, or TEDA Janelado, where its main objective was to deixate the method more sensitive to variations in media and variation over time, maximizing the eccentricity of a sample and favoring the detection of outliers more difficult . A third strategy to improve the detection of TEDA was also presented in the work, or sketch factor, whose role is to establish a more fair weight between the new samples and the average/variance of its set of data, this method was called TEDA Sketch. Finally, these three methods were validated according to performance metrics used in the literature. Two test scenarios were used considering given phasor measurement areas, being used at frequency, phase voltage and current, totaling 36000 samples for each electrical magnitude. For all the scenarios analyzed, the algorithms used have a satisfactory performance, with emphasis on the TEDA Janelado and the TEDA Esquecimento that obtain the best results in the most challenging scenarios. It has also been certified to be capable of two methods to detect abnormalities during electrical disturbances. Finally, it is hoped that this research will contribute to this topic, presenting a new approach for detecting outliers in PMU data and contributing to better quality of data, guaranteeing that its applications in energy systems are used more safely.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAtualmente, as unidades de medição fasorial(PMU) são equipamentos essenciais para operação em tempo real do sistema elétrico. No entanto, devido a fatores complexos, esses dados podem ser facilmente comprometidos por interferência, falha de sincronização ou até mesmo uma falha de algum equipamento. Isso levará a vários níveis de problemas de qualidade de dados, podendo afetar diretamente as aplicações que se baseiam nesses dados ou até mesmo ameaçar a segurança dos sistemas de energia. Este trabalho visa detectar tais anomalias orientado apenas aos dados da PMU, sem a necessidade do conhecimento de parâmetros elétricos da rede. Para isso foi proposto um algoritmo on-line baseado na excentricidade e tipicidade da amostra em relação ao seu conjunto de amostras anteriores, o TEDA. Foi proposto uma modificação no TEDA, o TEDA Janelado, onde seu principal objetivo foi deixar o método mais sensível as variações de média e variância ao longo do tempo, maximizando a excentricidade de uma amostra e favorecendo a detecção de outliers mais difíceis. Uma terceira estratégia para melhorar a detecção do TEDA também foi apresentado nesse trabalho, o fator de esquecimento, cujo papel é estabelecer um peso mais justo entre as novas amostras e a média/variância do seu conjunto de dados, esse método foi denominado como TEDA Esquecimento. Ao final, esses três métodos foram avaliados de acordo com métricas de desempenho utilizadas na literatura. Foram utilizados dois cenários de testes considerando dados reais de medição fasorial, sendo utilizado a frequência, tensão de fase e corrente, totalizando 36000 amostras para cada grandeza elétrica. Para todos os cenários analisados, os algoritmos utilizados tiveram um desempenho satisfatório, com destaque para o TEDA Janelado e o TEDA Esquecimento que obteve os melhores resultados nos cenários mais desafiadores. Ainda foi avaliado a capacidade dos métodos detectarem dados anômalos durante distúrbios elétricos. Por fim, é esperado que essa pesquisa contribua para o tema, apresentando uma nova abordagem para detecção de outliers em dados de PMU e contribuindo para melhoraria da qualidade dos dados, garantindo que suas aplicações nos sistemas de energia sejam utilizadas de forma mais segura.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFPBVillanueva, Juan Moises Mauríciohttp://lattes.cnpq.br/1446817462218646Cavalcanti, Diego Henrique da Silva2025-02-12T11:14:28Z2024-10-012025-02-12T11:14:28Z2024-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33490porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-02-13T06:05:21Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/33490Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462025-02-13T06:05:21Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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