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Type: Dissertação
Title: Non-intrusive industrial load monitoring on a factory in Brazil
Author(s)/Inventor(s): Martins, Pedro Bandeira de Mello
Advisor: Gomes, José Gabriel Rodriguez Carneiro
Abstract: Esta dissertação aborda uma aplicação e comparação de um conjunto de técnicas de Non-Intrusive Load Monitoring (Monitoramento Não-Intrusivo de Cargas, NILM) em dados elétricos coletados de uma fábrica no Brasil. NILM propõe determinar o consumo de energia de um único aparelho a partir da demanda total dos consumidores sem a necessidade de instalação de sensores intrusivos ou mais de um medidor por quadro de energia. Como o foco principal desta tese é estudar NILM em ambientes industriais e até a data da escrita nenhum dado público disponível foi encontrado, um conjunto de dados (IMDELD) foi criado para esta pesquisa em uma fábrica de ração avícola usando medidores inteligentes. IMDELD possui um total de onze diferentes classes de assinaturas elétricas, incluindo oito classes de máquinas industriais, dois diferentes subcircuitos e um circuito principal. Os dados foram coletados em uma frequência de 1 Hz por até cento e onze dias. Para atingir este objetivo da comparação de métodos, dois métodos são implementados: Factorial Hidden Markov Models (Modelos Ocultos Fatoriais de Markov, FHMM) e Deep Learning (WaveNILM). Em paralelo com os modelos FHMM, os modelos baseados no Deep Learning têm menor Signal Aggregated Error (Erro Agregado de Sinal, SAE) e Normalized Disaggregation Error (Erro de Desagregação Normalizado, NDE). De acordo com a F1-Score (Medida F1, F1), eles também identificaram aparelhos individuais ligados ou desligados em uma porcentagem maior do tempo testado. Dentre todas as máquinas, WaveNILM atingiu F1 0.93 ± 0.07, enquanto FHMM pontuou F1 0.79 ± 0.12. WaveNILM predice máquinas com SAE médio 0.1 ± 0.2 e NDE médio 0.1 ± 0.2, enquanto FHMM predice máquinas com SAE médio 0.3 ± 0.2 e NDE médio 0.3 ± 0.2.
Abstract: This thesis addresses the comparison of two techniques of Non-Intrusive Load Monitoring applied to electrical data collected from a factory in Brazil. NILM proposes to separate single-appliance power consumption from consumers total demand without the need for installation of intrusive sensors or more than one meter per building. As the main focus of this thesis is to study NILM on industrial settings and, until the date of writing, no public data were found, IMDELD data set was collected for this research on a poultry feed factory using smart meters. IMDELD has a total of eleven classes of electrical signatures, including eight classes of heavyindustry machines, two different sub-circuits, and a main circuit. The data was collected at a 1 Hz rate for up to a hundred eleven days. To achieve the comparison goal, two methods are implemented: Factorial Hidden Markov Models and Deep Learning (WaveNILM). In comparison to the FHMM models, the Deep Learning-based models have smaller Signal Aggregated Error and Normalized Disaggregation Error. They also identified single-appliances as turned ON or OFF on a larger percentage of the time tested based on F1-Score. Among all appliances, on average WaveNILM F1-scored 0.93±0.07 while FHMM scored 0.79 ± 0.12. WaveNILM predicted machines with average SAE 0.1 ± 0.2 and NDE 0.1 ± 0.2, while FHMM predicted machines with average SAE 0.3 ± 0.2 and NDE 0.3 ± 0.2.
Keywords: Monitoramento de carga não intrusivo
Eficiência energética
Conjunto de dados
Subject CNPq: Engenharia Elétrica
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Oct-2020
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Elétrica

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