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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Fábbio Anderson Silva Borges
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2017
Orientador
Banca examinadora
Silva, Ivan Nunes da (Presidente)
Fernandes, Ricardo Augusto Souza
Flauzino, Rogério Andrade
Liang, Zhao
Rabêlo, Ricardo de Andrade Lira
Título em português
Método híbrido baseado no algoritmo k-means e regras de decisão para localização das fontes de variações de tensões de curta duração no contexto de Smart Grid
Palavras-chave em português
Smart Grid
Smart Meter
Aprendizado de máquina
Classificação dos distúrbios de VTCDs
Localização das fontes causadoras de VTCDs
Qualidade de energia elétrica
Variação de tensão de curta duração
Resumo em português
No contexto de Smart Grids, determinar a correta localização das fontes causadoras de Variação de Tensão de Curta Duração (VTCD) não é uma tarefa simples, devido à curta duração destes eventos e também, por sua rápida propagação nas redes de distribuição de energia elétrica. Neste sentido, esse trabalho apresentou um método híbrido recursivo baseado em ferramentas da área de aprendizado de máquinas (algoritmo de agrupamento e base de regras), o qual é capaz de localizar as fontes de VTCD, a partir da análise dos das características dos distúrbios disponibilizadas pelos smart meters instalados no sistema. Assim, o trabalho destinouse ao desenvolvimento de uma plataforma em hardware para aquisição, detecção e classificação dos distúrbios, através de um Sistema Operacional de Tempo Real. Em seguida o algoritmo de agrupamento (k-means) agrupou os dados dos medidores de forma a definir dois clusters, onde um deles correspondeu aos medidores que estão longe da região que ocorreu o distúrbio e o outro, correspondeu aos medidores que estavam localizados próximos da região de ocorrência do distúrbio. Na segunda etapa, um sistema baseado em regras determinou qual dos clusters abrangeu o nó de origem. No entanto, quando o algoritmo determinou uma região muito grande, essa região é introduzida recursivamente, como entrada da metodologia desenvolvida, para refinar a região de localização. O sistema resultante foi capaz de estimar a região de localização com uma taxa de acerto acima de 90%. Assim, o método teve sua concepção adequada ao empregado nos centros de controle e operações de concessionárias de energia elétrica, visando apoiar a decisão do corpo técnico para que ações corretivas fossem estabelecidas de forma assertiva.
Título em inglês
Hybrid method based on k-means algorithm and decision rules for short-duration voltages source location in the context of smart grid
Palavras-chave em inglês
Classification of disturbances
Electric power quality
Machine learning
Power quality disturbances classification
Sag source location
Short-duration Voltage variations
Smart grid
Smart meter
Resumo em inglês
In the Smart Grids context, the correct location of short-duration voltage variations sources is not a trivial task, because of the short duration of these events and for rapid propagation in the distribution feeder. In this sense, aiming to develop a recursive hybrid method based on machine learning area tools (clustering algorithm and rule base) that is able to locate the sources of short-duration voltage variations, it was used data from smart meters installed along the distribution feeder. The recursive hybrid method, as input, received the disturbance characteristics provided by the meters installed in the system. Thus, this thesis aimed to development of a measurement hardware for signal acquisition, detection, classification through a realtime operating system. Then, k-means clustering algorithm grouped the meters data in order to define two clusters, where one of them corresponded to the meters that were distant from the region that occurred the disturbance and the other one corresponded to the meters, which were located near to the disturbance occurrence region. In a second step, a rule-based system determined which of the clusters corresponded to the source node. When the algorithm determined a very large region, that region was recursively introduced as input of the developed methodology to decrease its size. The resulting system was able to estimate the location region with a accuracy above 90%. Therefore, this method showed a suitable design for employment by operation control centers of power sector concessionaires, aiming to support technical staff decision to stablish assertive corrective actions.
 
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Fabbio.pdf (8.66 Mbytes)
Data de Publicação
2017-10-16
 
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