Digitization of the energy industry, introduction of smart grids and increasing regulation of electricity consumption metering have resulted in vast amounts of electricity data. This data presents a unique opportunity to understand the electricity usage and to make it more efficient, reducing electricity consumption and carbon emissions. An important initial step in analyzing the data is to identify anomalies. In this thesis the problem of anomaly detection in electricity consumption series is addressed using four machine learning methods: density based spatial clustering for applications with noise (DBSCAN), local outlier factor (LOF), isolation forest (iForest) and one-class support vector machine (OC-SVM). In order to evaluate the methods synthetic anomalies were introduced to the electricity consumption series and the methods were then evaluated for the two anomaly types point anomaly and collective anomaly. In addition to electricity consumption data, features describing the prior consumption, outdoor temperature and date-time properties were included in the models. Results indicate that the addition of the temperature feature and the lag features generally impaired anomaly detection performance, while the inclusion of date-time features improved it. Of the four methods, OC-SVM was found to perform the best at detecting point anomalies, while LOF performed the best at detecting collective anomalies. In an attempt to improve the models' detection power the electricity consumption series were de-trended and de-seasonalized and the same experiments were carried out. The models did not perform better on the decomposed series than on the non-decomposed. / Digitaliseringen av elbranschen, införandet av smarta nät samt ökad reglering av elmätning har resulterat i stora mängder eldata. Denna data skapar en unik möjlighet att analysera och förstå fastigheters elförbrukning för att kunna effektivisera den. Ett viktigt inledande steg i analysen av denna data är att identifiera möjliga anomalier. I denna uppsats testas fyra olika maskininlärningsmetoder för detektering av anomalier i elförbrukningsserier: densitetsbaserad spatiell klustring för applikationer med brus (DBSCAN), lokal avvikelse-faktor (LOF), isoleringsskog (iForest) och en-klass stödvektormaskin (OC-SVM). För att kunna utvärdera metoderna infördes syntetiska anomalier i elförbrukningsserierna och de fyra metoderna utvärderades därefter för de två anomalityperna punktanomali och gruppanomali. Utöver elförbrukningsdatan inkluderades även variabler som beskriver tidigare elförbrukning, utomhustemperatur och tidsegenskaper i modellerna. Resultaten tyder på att tillägget av temperaturvariabeln och lag-variablerna i allmänhet försämrade modellernas prestanda, medan införandet av tidsvariablerna förbättrade den. Av de fyra metoderna visade sig OC-SVM vara bäst på att detektera punktanomalier medan LOF var bäst på att detektera gruppanomalier. I ett försök att förbättra modellernas detekteringsförmåga utfördes samma experiment efter att elförbrukningsserierna trend- och säsongsrensats. Modellerna presterade inte bättre på de rensade serierna än på de icke-rensade.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-301731 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Lindroth Henriksson, Amelia |
| Publisher | KTH, Matematisk statistik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:201 |
Page generated in 0.0022 seconds