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Title: Advanced Analytics aplicado à gestão da perda não técnica de energia em sistemas elétricos de distribuição.
???metadata.dc.creator???: BARROS, Rafael Mendonça Rocha.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: COSTA, Edson Guedes da.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: ARAÚJO, Jalberth Fernandes de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: FELTRIN, Antônio Padilha.
???metadata.dc.contributor.referee2???: MANTOVANI, José Roberto Sanches.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SOUSA, Benemar Alencar de.
???metadata.dc.contributor.referee4???: LIRA, George Rossany Soares de.
Keywords: Advanced Analytics;Inferência Causal;Machine Learning;Maximização;Perda não técnica,;Retorno financeiro;Sistemas elétricos de distribuição;Advanced Analytics;Causal Inference;Machine Learning;Maximization;Non- technical loss;Financial return;Distribution power systems
Issue Date: 19-Jul-2021
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: BARROS, Rafael Mendonça Rocha. Advanced analytics aplicado à gestão da perda não técnica de energia em sistemas elétricos de distribuição. 2021. 18 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Programa de Pós Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021.
???metadata.dc.description.resumo???: Uma nova metodologia para o aprimoramento da gestão da perda não técnica de energia nos sistemas elétricos de distribuição é apresentada neste trabalho. A solução consiste na utilização de técnicas baseadas em Advanced Analytics para construção de um processo automatizado e adaptativo capaz de identificar os fatores de risco e de proteção para ocorrência da perda não técnica; a probabilidade de existência de perda; uma estimativa da energia não medida no sistema e o potencial de retorno financeiro para inspeções in-loco de consumidores. No desenvolvimento da pesquisa, foi utilizada uma base de dados com informações reais de 261.489 consumidores de uma distribuidora brasileira. A Inferência Causal foi aplicada para identificar o grau de associação de diversas variáveis com a ocorrência de perda não técnica e, assim, identificar os fatores de risco e de proteção. As variáveis associadas à ocorrência de perda foram utilizadas como entrada em modelos de Machine Learning com o objetivo de identificar a probabilidade de ocorrência de perda, bem como fornecer uma estimativa do valor da energia não medida no sistema. No total, foram avaliados 23 modelos de classificação e sete de regressão com diferentes algoritmos e abordagens no tratamento dos dados. Os resultados dos modelos preditivos foram utilizados para calcular o potencial de retorno financeiro das inspeções de campo. Posteriormente, foi proposto um modelo para o dimensionamento ótimo da infraestrutura de combate às perdas em uma distribuidora, o qual resulta na maximização do retorno financeiro das inspeções de campo. Todas as etapas da metodologia foram validadas por meio de novas inspeções de campo realizadas em 1.417 consumidores. Os principais resultados alcançados no trabalho foram a identificação de 76 fatores de risco ou proteção para ocorrência da perda não técnica; a identificação do algoritmo Rotation Forest como o mais adequado para a identificação da perda, o qual apresentou uma precisão de 66,5% nas inspeções realizadas em campo; a identificação do algoritmo XGBT como o mais adequado para a predição dos valores de energia não medida; o qual apresentou um desvio de 3,02% na estimativa do valor total de energia recuperada em um grupo de consumidores; a maximização do retorno financeiro das inspeções, que foi capaz de aumentar em até 11,5 vezes o retorno das inspeções de campo no melhor caso. A partir dos resultados alcançados, é possível concluir que a nova metodologia proposta neste trabalho representa um avanço em relação aos demais trabalhos disponíveis na bibliografia, já que fornece uma solução para a caracterização da perda não técnica; identifica um novo algoritmo com desempenho superior para classificação dos consumidores; apresenta uma abordagem para estimar a energia não medida nos sistemas; fornece uma estratégia para estimar o retorno financeiro das inspeções in-loco e, por fim, apresenta um método para maximização do retorno das ações de combate às perdas. De modo que todas essas contribuições preenchem lacunas existentes na bibliografia atualmente disponível. Por fim, destaca-se que os resultados deste trabalho podem ser utilizados por distribuidoras de energia elétrica para melhorar suas estratégias de gestão da perda não técnica de energia, propiciando um aumento de receita e a redução dos seus custos operacionais. O que, por sua vez, irá se refletir como redução na tarifa de energia elétrica em benefício de toda a sociedade.
Abstract: A new methodology for improving the management of non-technical loss in electrical distribution power systems is presented in this work. The solution consists of using techniques based on Advanced Analytics to build an automated and adaptive process capable of identifying risk and protection factors for non-technical loss’ occurrence; likelihood of loss existing; an estimate of energy not measured in the system and a potential financial return for on-site inspections of consumers. To perform the research, a database with real information of 261,489 consumers from a Brazilian utility was used. Causal Inference was applied to identify the degree of association of several features with the occurrence of non-technical loss and, thus, to identify the risk and protection factors. The variables associated with the occurrence of loss were used as input into Machine Learning models in order to identify the probability of loss occurrence, as well as providing an estimate of the value of unmeasured energy in the system. In total, 23 classification models and seven regression models were evaluated with different algorithms and data approaches. The results of the predictive models were used to calculate the potential of financial return from field inspections. Subsequently, a model was proposed to determine the optimal infrastructure for loss management in a utility, which results in the maximization of the financial return of field inspections. All stages of the methodology were validated through new field inspections carried out on 1,417 consumers. The main results achieved in the work were the identification of 76 risk or protection factors for the occurrence of non-technical loss; the identification of the Rotation Forest algorithm as the most suitable for loss identification, which presented an precision of 66.5% in the field inspections carried out; the identification of the XGBT algorithm as the most suitable for prediction of unmeasured energy values; which showed a deviation of 3.02% in estimate of the total value of energy recovered in a group of consumers; maximizing the financial return of field inspections, which was able to increase the return on field inspections by up to 11.5 times in the best case. From the achieved results, it is possible to conclude that the new methodology proposed in this work represents an valuable improvement compared to other works in available bibliography, since it provides a solution for the characterization of non-technical loss; identifies a new algorithm with superior performance for classifying consumers; presents an approach to estimate unmeasured energy in systems; provides a strategy to estimate the financial return of on-site inspections and, finally, presents a method for maximizing the return of actions in non-technical loss management. So that all these contributions fill gaps in the existing bibliography. Finally, it should be noted that this work’s results can be used by utilities to improve their non-technical loss management strategies, providing an increase in revenue and a reduction in their operational costs. Which, in turn, will be reflected in a reduction in electricity tariff for the benefit of the whole society.
Keywords: Advanced Analytics
Inferência Causal
Machine Learning
Maximização
Perda não técnica,
Retorno financeiro
Sistemas elétricos de distribuição
Advanced Analytics
Causal Inference
Machine Learning
Maximization
Non- technical loss
Financial return
Distribution power systems
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/20761
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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