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Detecção de falhas em sistemas fotovoltaicos a partir da análise dos sinais de geração
dc.contributor.advisor | Webber, Carine Geltrudes | |
dc.contributor.author | Stedile, Guilherme Menin | |
dc.contributor.other | Casa, Marcos Eduardo | |
dc.contributor.other | Spindola, Marilda Machado | |
dc.date.accessioned | 2024-08-15T18:57:24Z | |
dc.date.available | 2024-08-15T18:57:24Z | |
dc.date.issued | 2024-08-12 | |
dc.date.submitted | 2024-07-02 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/13653 | |
dc.description | A produção de energia por meio de painéis fotovoltaicos é uma tecnologia amplamente conhecida e, recentemente, seu custo se reduziu a ponto de ser viável para usuários domésticos instalarem sistemas para uso pessoal em suas casas, sítios, microempresas e afins. No entanto, as instalações ainda apresentam um custo elevado. Por esse motivo, o monitoramento da geração de energia e a realização de manutenções são necessárias para garantir um funcionamento duradouro e otimizado do sistema. Diversos sistemas foram desenvolvidos na tentativa de monitorar o funcionamento e predizer falhas, utilizando várias técnicas e monitorando diversas variáveis. Neste trabalho, observa-se a tentativa de detectar e predizer falhas através de um software de IA baseado no uso de um AutoEncoder. Redes neurais são elementos complexos no desenvolvimento de software, e AutoEncoders se comportam de maneira específica e diferente se comparados a outros tipos de redes neurais. Portanto, foi apresentado um estudo sobre o funcionamento das redes neurais, como elas "aprendem" e como seus resultados são avaliados. Como o tema deste projeto é AutoEncoders, foi dada ênfase maior a eles, conceituando o que são, o que os diferencia das demais redes, como é sua arquitetura e seu funcionamento, além de avaliar artigos na área de detecção de falhas usando AutoEncoders em outros tipos de sinais. Adicionalmente, também é apresentado o funcionamento de um sistema de geração de energia fotovoltaico, sua instalação, manutenção, medição da quantidade de energia gerada e a qualidade dessa geração. A importância da manutenção preventiva e preditiva para maximizar a eficiência e a vida útil dos sistemas fotovoltaicos também foi discutida. O projeto do sistema de detecção foi iniciado com a obtenção de um DataSet contendo medições do nível de geração juntamente com diversas variáveis sobre o momento desta geração. A segunda etapa constituiu na criação dos conjuntos de treino e teste, bem como no desenvolvimento do AutoEncoder e na definição da métrica de avaliação de performance, sendo esta a divergência de Kullback-Leibler (KL). A etapa seguinte concentrou-se no treino do modelo com diferentes números de camadas e configurações. Por fim, as configurações e seus respectivos erros foram exibidos graficamente para facilitar a análise e comparação. Além disso, foi analisada a viabilidade de aplicação em larga escala e as possíveis melhorias futuras no modelo de AutoEncoder. Concluímos que os resultados foram satisfatórios ao se avaliar a divergência dos dados após a desconstrução e reconstrução pelo AutoEncoder, comparando-os com os dados originais do dataset, demonstrando a eficácia do método na detecção de falhas. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
dc.description.abstract | The production of energy through photovoltaic panels is a well-known technology, and recently its cost has reduced to the point where it is feasible for domestic users to install systems for personal use in their homes, smallholdings, micro-enterprises, and the like. However, installations still present a high cost. For this reason, monitoring energy generation and performing maintenance are necessary to ensure a long-lasting and optimised system operation. Various systems have been developed in an attempt to monitor performance and predict failures, using several techniques and monitoring various variables. This work observes the attempt to detect and predict failures through AI software based on the use of an AutoEncoder. Neural networks are complex elements in software development, and AutoEncoders behave in a specific and different manner compared to other types of neural networks. Therefore, a study on how neural networks function, how they "learn" and how their results are evaluated was presented. Since the theme of this project is AutoEncoders, greater emphasis was given to them, defining what they are, what differentiates them from other networks, their architecture and operation, as well as evaluating articles in the field of fault detection using AutoEncoders in other types of signals. Additionally, the operation of a photovoltaic energy generation system, its installation, maintenance, measurement of the amount of energy generated, and the quality of this generation are also presented. The importance of preventive and predictive maintenance to maximise the efficiency and lifespan of photovoltaic systems was also discussed. The detection system project began with obtaining a DataSet containing measurements of the generation level along with various variables about the moment of this generation. The second stage involved creating the training and testing sets, as well as developing the AutoEncoder and defining the performance evaluation metric, which is the Kullback-Leibler (KL) divergence. The next stage focused on training the model with different numbers of layers and configurations. Finally, the configurations and their respective errors were graphically displayed to facilitate analysis and comparison. Moreover, the feasibility of large-scale application and potential future improvements to the AutoEncoder model were analysed. We concluded that the results were satisfactory when evaluating the divergence of the data after the deconstruction and reconstruction by the AutoEncoder, comparing them with the original dataset data, demonstrating the method's effectiveness in fault detection. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Inteligência artificial | pt_BR |
dc.subject | Sistemas de energia fotovoltaica | pt_BR |
dc.subject | Energia elétrica - Produção | pt_BR |
dc.subject | Teoria da previsão | pt_BR |
dc.subject | Redes neurais (Computação) | pt_BR |
dc.title | Detecção de falhas em sistemas fotovoltaicos a partir da análise dos sinais de geração | pt_BR |
dc.type | Monografia | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Bacharelado em Engenharia de Computação | pt_BR |
mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |
local.data.embargo | 2024-07-18 |