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Tipo: Dissertação
Data do documento: 29-Fev-2024
Autor(es): LOPES, Frederico Henrique do Rosário
Primeiro(a) Orientador(a): OLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de
Primeiro(a) coorientador(a): ZAMPOLO, Ronaldo de Freitas
Título: Técnica semiautomática de rotulagem e sistema para geração artificial de PRPDs aplicados ao treinamento de classificador de descargas parciais em hidrogeradores
Agência de fomento: 
Citar como: LOPES, Frederico Henrique do Rosario. Técnica semiautomática de rotulagem e sistema para geração artificial de PRPDs aplicados ao treinamento de classificador de descargas parciais em hidrogeradores. Orientador: Rodrigo Melo e Silva de Oliveira; Coorientador: Ronaldo Freitas Zampolo. 2024. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2024. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16750 . Acesso em:.
Resumo: Hidrogeradores são ativos cruciais tanto para empresas geradoras de energia quanto para a população que depende desse abastecimento. No entanto, essas máquinas estão suscetíveis a vários tipos de defeitos que podem resultar em interrupções inesperadas, se nada for feito a respeito. A análise de descargas parciais é uma abordagem já consolidada para avaliar a condição de equipamentos de alta tensão, sendo essencial a detecção automática de diferentes tipos de defeitos, uma vez que diferentes níveis de risco à operação variam de acordo com o tipo de descarga. Redes neurais profundas têm sido propostas visando à classificação de descargas parciais usando diagramas PRPD (phase-resolved partial discharge). Contudo, a obtenção de conjuntos de dados rotulados com grande número de exemplos é um problema que impacta diretamente no desempenho de classificadores treinados de maneira supervisionada. Neste contexto, nesta dissertação propõe-se uma técnica semiautomática para a rotulagem de PRPDs, baseada em estratégias de redução de dimensionalidade e agrupamento de dados, bem como investiga-se o uso de GAN (generative adversarial network) na ampliação artificial do conjunto de treinamento. O conjunto de dados usado no trabalho é composto por PRPDs reais obtidos por meio de procedimentos de monitoramento online de descargas parciais em hidrogeradores. O desempenho dos sistemas propostos é contrastado com resultados recentes representativos do estado da arte na área. Os resultados demonstram que a aplicação da técnica proposta para rotulagem semiautomática tem potencial para reduzir consideravelmente a carga de trabalho e o tempo associados à classificação manual. Além disso, o uso de PRPDs artificiais gerados pela GAN resultou notável melhoria no desempenho do classificador que alcançou 94,72% de acurácia média, em comparação com 89,44% obtido com a melhor técnica concorrente. Foram observados ganhos semelhantes também nas acurácias por classe.
Abstract: Hydrogenerators are crucial assets for both power generating companies and the population that relies on this supply. However, these machines are susceptible to various types of defects that can result in unexpected interruptions if nothing is done about it. Partial discharge analysis is an already established approach for assessing the condition of high-voltage equipment, with the automatic detection of different types of defects being essential, since different levels of risk to operation vary according to the type of discharge. Deep neural networks have been proposed aiming at the classification of partial discharges using phase-resolved partial discharge (PRPD) diagrams. However, obtaining labeled datasets with a large number of examples is a problem that directly impacts the performance of supervised trained classifiers. In this context, this dissertation proposes a semi-automatic technique for PRPD labeling, based on dimensionality reduction strategies and data clustering, as well as investigates the use of Generative Adversarial Networks (GANs) in artificially expanding the training set. The dataset used in the work consists of real PRPDs obtained through online monitoring procedures of partial discharges in hydrogenerators. The performance of the proposed systems is contrasted with recent representative results from the state-of-the-art in the field. The results demonstrate that the application of the proposed semi-automatic labeling technique has the potential to considerably reduce the workload and time associated with manual classification. Furthermore, the use of artificial PRPDs generated by GANs resulted in a notable improvement in the classifier’s performance, reaching an average accuracy of 94.72%, compared to 89.44% obtained with the best competing technique. Similar gains were also observed in class accuracies.
Palavras-chave: Hidrogerador
PRPD (Descarga parcial resolvida em fase)
GAN (Rede adversária generativa)
PaCMAP (Aproximação de variedade controlada por pares)
Hidrogerator
PRPD (phase-resolved partial discharge)
GAN (Generative adversarial network)
PaCMAP (Pairwise controlled manifold approximation)
Área de Concentração: COMPUTAÇÃO APLICADA
Linha de Pesquisa: INTELIGÊNCIA COMPUTACIONAL
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte URI: Disponível na internet via correio eletrônico:bibliotecaitec@ufpa.br
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