Predição de Indicadores de Qualidade de Energia Utilizando Decomposição em Frequência e Redes Neurais Profundas

dc.contributor.advisor1Ciarelli, Patrick Marques
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000331774028
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1267950518719423
dc.contributor.authorMattedi, Bruno Stinghel
dc.contributor.referee1Simonetti, Domingos Savio Lyrio
dc.contributor.referee2Silva, Bruno Legora Souza da
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:03Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:03Z
dc.date.issued2022-12-12
dc.description.abstractWith the evolution of industrial processes, the market has become increasingly competitive, WHERE any advantage can be the differential for a company to be successful or not. This precept also applies to the captive energy market, even though the consumer does not have the option of choosing his energy distributor. This is because the National Electric Energy Agency (ANEEL), with its regulatory power, has established limits for some service quality indicators, which, when exceeded by the distributors, result in fines being paid. Thus, the control of these indicators provides a great strategic advantage, so that investments can be optimized to avoid the limits being violated. In this context, this work presents an approach based on the use of neural networks for the prediction of indicators of an electric energy distributor. More specifically, the collective indicators of service quality continuity will be predicted: the System Average Interruption Duration Index (SAIDI) and the System Average Interruption Frequency Index (SAIFI). The focus is on creating predictions that perform well, enabling better management of expenses by reducing amounts paid in fines. In this work, three types of neural networks were used, namely: a shallow neural network, a Long Short-Term Memory (LSTM), and a Convolutional Neural Network (CNN) combined with LSTM (CNN+LSTM). In addition, seeking to reduce the complexity of the data, two pre-processing techniques based on the frequency decomposition of the time series were used: one based on the Wavelet Transform and the other based on the empirical decomposition of the time series. The proposed approach based on neural networks and decomposition of time series was applied to a real dataset composed of SAIDI and SAIFI indicators of an electricity distribution company. Comparing the results of the proposed methods, it was possible to observe that the decomposition based on the Wavelet Transform combined with the LSTM and CNN+LSTM networks presented better performances for the prediction of the SAIDI and SAIFI indicators, respectively.
dc.description.resumoCom a evolução dos processos industriais, o mercado tem se tornado cada vez mais competitivo, onde qualquer vantagem pode ser o diferencial para uma empresa ser ou não bem sucedida. Este preceito também se aplica ao mercado de energia cativo, mesmo embora o consumidor não tenha a opção de escolher a sua distribuidora de energia. Isso ocorre pelo fato de que a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), com seu poder regulatório, estabeleceu limites para alguns indicadores da qualidade do serviço, que ao serem ultrapassados pelas distribuidoras, acarretam em multas a serem pagas. Assim, o controle desses indicadores proporciona uma grande vantagem estratégica, de modo que os investimentos possam ser otimizados para evitar que os limites sejam violados. Neste contexto, este trabalho apresenta uma abordagem baseada no uso de redes neurais para a predição de indicadores de uma distribuidora de energia elétrica. Mais especificamente, serão preditos os indicadores coletivos de continuidade da qualidade de serviço: Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (DEC) e Frequência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (FEC). O foco é criar predições que possuam um bom desempenho, possibilitando uma melhor gestão dos gastos com a redução dos valores pagos em multas. Neste trabalho foram utilizados três tipos de redes neurais, sendo elas: uma rede neural rasa, uma Long Short-Term Memory (LSTM) e uma Convolutional Neural Network (CNN) combinada com LSTM (CNN+LSTM). Além disso, buscando a redução da complexidade dos dados, foram utilizadas duas técnicas de pré-processamento baseadas em decomposição em frequências das séries temporais: uma baseada em Transformada Wavelet e outra baseada em decomposição empírica das séries temporais. A abordagem proposta baseada em redes neurais e decomposição das séries temporais foi aplicada a um conjunto de dados reais composto por indicadores DEC e FEC de uma distribuidora de energia elétrica. Comparando os resultados dos métodos propostos, foi possível observar que a decomposição baseada em Transformada Wavelet combinada com as redes LSTM e CNN+LSTM apresentaram melhores desempenhos para a predição dos indicadores DEC e FEC, respectivamente.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16494
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectAprendizado de Máquina
dc.subjectAprendizado Profundo
dc.subjectIndicadores de Qualidade
dc.subjectSéries Temporais
dc.subjectRedes Neurais Convolucionais
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titlePredição de Indicadores de Qualidade de Energia Utilizando Decomposição em Frequência e Redes Neurais Profundas
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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