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Energy Management and Privacy in Smart GridsSalinas Monroy, Sergio Alfonso 14 August 2015 (has links)
Despite the importance of power systems in today’s societies, they suffer from aging infrastructure and need to improve the efficiency, reliability, and security. Two issues that significantly limit the current grid’s efficient energy delivery and consumption are: loadollowing generation dispatch, and energy theft. A loadollowing generation dispatch is usually employed in power systems, which makes continuous small changes so as to account for differences between the actual energy demand and the predicted values. This approach has led to an average utilization of energy generation capacity below 55% [49]. Moreover, energy theft causes several billion dollar losses to U.S. utility companies [31] [16], while in developing countries it can amount to 50% of the total energy delivered [48]. Recently, the Smart Grid has been proposed as a new electric grid to modernize current power grids and enhance its efficiency, reliability, and sustainability. Particularly, in the Smart Grid, a digital communication network is deployed to enable two-way communications between users and system operators. It thus makes it possible to shape the users’ load demand curves by means of demand response strategies. Additionally, in the Smart Grid, traditional meters will be replaced with cyber-physical devices, called smart meters, capable of recording and transmitting users’ real-time power consumption. Due to their monitoring capabilities, smart meters offer a great opportunity to detect energy theft in smart grids, but also raise serious concerns about users’ privacy. In this dissertation, we design optimal load scheduling schemes to enhance system efficiency, and develop energy theft detection algorithms that can preserve users’ privacy.
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[en] EFFECTIVENESS OF A TECHNOLOGICAL SOLUTION FOR REDUCING ELECTRICAL ENERGY PILFERAGE IN DISTRIBUTION COMPANIES: A CASE STUDY / [pt] EFICÁCIA DE SOLUÇÃO TECNOLÓGICA PARA REDUÇÃO DE FURTOS DE ENERGIA ELÉTRICA EM EMPRESAS DISTRIBUIDORAS: ESTUDO DE CASOCLAUDIA ZUCCOLOTTO REIS 03 March 2006 (has links)
[pt] As perdas de energia elétrica, particularmente as
comerciais, constituem
problema importante e complexo para as empresas
distribuidoras. O problema só
se apresenta de forma aguda nos países em desenvolvimento,
onde o percentual de
perdas por furto é elevado e adquire importantes
conotações sociais, políticas e
culturais. Isso explica o fato de empresas brasileiras de
distribuição de energia
elétrica investirem recursos apreciáveis para mitigar esse
problema e ressalta a
importância de um tema ainda pouco explorado na literatura
técnico-científica.
Esta dissertação, de caráter exploratório, tem como
objetivo estudar o
problema de perda de energia por desvio e a eficácia de
soluções tecnológicas
investigando o caso de uma empresa e os resultados obtidos
em projeto recente.
Ao tempo do estudo, a empresa implantava uma tecnologia
cujo objetivo principal
era identificar os clientes que desviam energia elétrica
e, posteriormente, tornar o
processo de faturamento automatizado. O estudo partiu de
algumas questões
julgadas mais relevantes, incluindo: Quanto a empresa
ganhou com a instalação
desta tecnologia? Como se comporta o consumo dos clientes
antes e depois da
instalação da tecnologia? Há correlação entre o ganho da
empresa e o poder
aquisitivo da população da área? Há efeito demonstração de
uma área sobre suas
vizinhas? A partir destas questões foram analisadas séries
de dados referentes ao
consumo medido antes e após a instalação da nova
tecnologia.
Os resultados indicam a viabilidade da tecnologia como
eficaz paliativo de
curto-prazo para o problema cuja solução definitiva
envolve tratamento
concomitante dos aspectos sociais, políticos e culturais. / [en] Electrical energy losses, chiefly, commercial losses,
constitute an important
and complex problem for energy distribution companies
worldwide. However,
only in developing countries the problem becomes acute
because theft losses are
large, and coupled with social, legal, political and
cultural issues. This explains
why Brazilian energy distribution companies dedicate
sizable investments for
mitigating the problem, and stresses the importance of a
theme still largely
unexplored in the technical-scientific literature.
This thesis, of exploratory nature, addresses the problem
and assesses the
effectiveness of technological solutions by investigating
the case of a recent
project developed in a Brazilian company. At the time of
the research, the
company was implementing a new and original technology,
whose main objective
was to identify pilfering clients, and later on, to make
the billing process more
automated. The study started with some questions judged
more relevant,
including: How large was the gain yielded by the new
technology? How does the
energy consumption behave after the technological change?
Is there a correlation
between the gain obtained and the areas of lesser
purchasing power? Is there a
demonstration effect upon neighboring areas? Starting from
these questions, series
of historical data on measured consumption before and
after the new technology
were analyzed.
The results indicate the feasibility of the technology as
an effective shortterm
palliative for the problem whose ultimate solution
involves the concurrent
treatment of the social, legal, political e cultural
aspects.
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Detecção e identificação de perdas comerciais de energia elétrica: uma abordagem para smart gridsSouza, Matheus Alberto de 30 September 2016 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-03T12:10:09Z
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Previous issue date: 2016-09-30 / O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia para a detecção de perdas comerciais de energia em sistemas de distribuição, bem como a identificação do usuário fraudulento em Infraestruturas Avançadas de Medição, próprias de Smart Grids. ParaaetapadedetecçãodeperdascomerciaisdeenergiaéutilizadoumEstimadorEstático de Estados Trifásico baseado em Medições Fasoriais Sincronizadas (Phasor Measurements Units - PMUs). Essa etapa visa detectar os transformadores na rede de distribuição, os quais, apresentam indícios de furtos/fraudes de energia, através da observância da curva de carga estimada. A próxima etapa visa identificar os consumidores, conectados aos transformadores suspeitos, que cometem o ato ilícito. Para isto, treinou-se uma Rede Neural Artificial (RNA) de Kohonen para clusterizar os consumidores honestos de acordo compadrõesdeconsumosemelhantes,apartirdedadosdeconsumoprovenientesdosSmart Meters decadacliente. ParacadaclassedefinidapelaRNAdeKohonencriou-seumaRNA MultiLayer Perceptron (MLP) para fins de classificação dos consumidores em duas classes, honestos ou fraudulentos. As duas grandes contribuições do trabalho estão em utilizar a técnica de detecção para diminuir o número de Falsos Positivos (FP) das metodologias de classificação, sem a necessidade de medições individuais nos transformadores, e a utilização de RNAs a partir de dados de medições do sistema de distribuição de forma robusta, em que não há a necessidade de medições sem perdas comerciais de energia para todos os consumidores do sistema. A forma de tratamento dos dados de medições ainda possibilita manter a privacidade dos usuários, questão bastante debatida no cenário mundial. Foram realizados testes para a etapa de detecção de perdas comerciais com os sistemas IEEE 33 Barras e IEEE 70 barras. Para a etapa de identificação do consumidor fraudulento foram utilizados dados de consumo reais de mais de 5000 consumidores provenientes de Smart Meters liberados pela Autoridade de Eletricidade e Energia Sustentável da Irlanda. Os testes mostraram bons resultados tornando a metodologia proposta aplicável na detecção e identificação de perdas comerciais de energia elétrica em Smart Grids. / This work aims to present a methodology for the detection of energy theft in distribution systems as well as the identification of the fraudulent users considering Advanced Metering Infrastructure, widely used in Smart Grids. For the stage of energy theft detection, a Static Three Phase State Estimator based on Synchronised Phasor Measurement Units (PMUs) is used. This step aims to detect the transformers in the distribution network, which have evidence of energy theft, by observing the estimated load curve. The next step is to identify consumers, connected to suspected transformers, which are stealing energy. For this, a Kohonen Artificial Neural Network (ANN) was trained to clustering honest consumers according to similar patterns of consumption, with the consumption data from the Smart Meters at every customer. For each class defined by the Kohonen ANN a MultiLayer Perceptron (MLP) ANN for classification of consumers into two classes, honest or fraudulent was created. The two major contributions of this work are the use of energy theft detection technique to reduce the number of false positives (FP) from the classification methods, without the need for individual measurements on the transformers, andtheuseofANNfromdistributionsystemmeasurementsmakethetechiniquerobust, in which there is no need for measurements without comercial loss of energy for all consumers. The way that the measurement data is treated allows maintaining the privacy of the consumers which is a debated question on the world. Tests were conducted for energy theft detection step with IEEE 33 Buses and IEEE 70 Buses systems. For the fraudulent user identification step, actual consumption data were used over 5000 consumers from their SmartMetersreleasedbytheElectricityAuthorityandSustainableEnergyofIreland. The tests showed good results making the proposed methodology applicable in the detection and identification of energy theft in Smart Grids.
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