dissertação

Localização de faltas em linhas de transmissão utilizando processamento estatístico de sinais e aprendizado de máquina

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Universidade Federal de Lavras

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Escola de Engenharia – EENG

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Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e Automação

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Tipo de impacto

Tecnológico

Áreas Temáticas da Extenção

Tecnologia e produção

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 7: Energia limpa e acessível
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis

Dados abertos

Resumo

Este trabalho propõe uma abordagem para localização de faltas em linhas de transmissão, utilizando sinais simulados no ATP, o algoritmo SOBI para extração de componentes independentes e três técnicas de denoising: PCA, Wavelet e Filtro de Média Móvel. A terceira componente separada pelo SOBI foi usada como base para o pré-processamento. Após a remoção de ruído, foram aplicados algoritmos de regressão supervisionada: KNN, MLP (com e sem otimização por AG), Decision Tree, Random Forest e XGBoost.A base de dados foi composta por 7920 janelas com 700 amostras, reduzidas a 350 via subamostragem. Os modelos foram avaliados com validação cruzada K-Fold (10 folds), e as métricas de desempenho utilizadas foram o Erro Relativo percentual (ER%) e o Coeficiente de Determinação (R²). Os experimentos foram realizados via simulação computacional, com medições de tempo de treinamento e inferência.O KNN apresentou os melhores resultados gerais, principalmente com SNR acima de 50 dB. A Wavelet destacou-se com baixo ruído e o Filtro de Média Móvel com ruído elevado. Os resultados demonstram a viabilidade da proposta com foco em baixo custo computacional e alta precisão.

Abstract

This work proposes an approach for fault location in transmission lines using signals simulated in ATP, the SOBI algorithm for extracting independent components, and three denoising techniques: Principal Component Analysis (PCA), Wavelet Transform, and Moving Average Filter. The third component extracted by SOBI was used as the basis for preprocessing. After noise removal, supervised regression algorithms were applied: K-Nearest Neighbors (KNN), Multilayer Perceptron (MLP), MLP optimized by Genetic Algorithm (GA), Decision Tree (DT), Random Forest (RF), and Extreme Gradient Boosting (XGBoost). The dataset consisted of 7,920 windows with 700 samples, reduced to 350 through subsampling. The models were evaluated using 10-fold cross-validation, and the performance metrics used were Relative Error percentage (ER%) and the Coefficient of Determination (R²). Experiments were conducted via computational simulation, with training and inference times recorded. KNN achieved the best overall performance, especially for SNR levels above 50 dB. The Wavelet technique performed better under low noise, while the Moving Average Filter was more effective under high noise conditions. The results demonstrate the feasibility of the proposed method, with a focus on low computational cost and high accuracy.

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PEREIRA, Thalita Kely. Localização de faltas em linhas de transmissão utilizando processamento estatístico de sinais e aprendizado de máquina. 2025. 51 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Sistemas e Automação) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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