Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids
The transition from obsolete Distribution Grids with centralized generation factories to a modern smart grid with an increasing Distributed Generation penetration has made DSOs desire a reliable grid protection system. Therefore, research of Distribution Grid surveillance algorithms has been motivat...
Main Author: | |
---|---|
Other Authors: | |
Language: | English |
Published: |
2021
|
Subjects: | |
Online Access: | http://hdl.handle.net/10889/15365 |
id |
nemertes-10889-15365 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
nemertes-10889-153652022-09-05T05:38:15Z Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids Αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης (με έμφαση σε νευρωνικά δίκτυα) για ανίχνευση βλαβών σε έξυπνα δίκτυα ισχύος (smart grids) Ριζεάκος, Βασίλειος Rizeakos, Vasileios Smart grids Fault diagnosis Neural networks Distribution grids Έξυπνα δίκτυα Διάγνωση σφάλματος Νευρωνικά δίκτυα Δίκτυα διανομής The transition from obsolete Distribution Grids with centralized generation factories to a modern smart grid with an increasing Distributed Generation penetration has made DSOs desire a reliable grid protection system. Therefore, research of Distribution Grid surveillance algorithms has been motivated with the main goal of detecting faults in a smart grid, classifying their type and then pinpointing the fault’s location in the network for its immediate restoration. In this field Neural Networks are applied considerably because they dominate categorization problems and become more and more attractive due to their constantly decreasing decision-making times. Therefore, the purpose of the dissertation is to implement a complete application for Fault Location Identification and Classification (FLIC) of error affecting the healthy operation of a Low Voltage (LV) smart grid using Convolutional LSTMs for timeseries processing. Deploying a series of ANNs for Faulty Feeder and Branch Detection, Localization and Fault Type Classification and optimizing their hyperparameter using the Tree-structured Parzen Estimator(TPE) algorithm approach, accuracies of even 97% are reached. In addition, a simulated dataset composition algorithm is presented for LV grid fault timeseries measurements. This work’s target is the generalizability of the effort to all networks that meet certain specifications. Η μετάβαση από παρωχημένα δίκτυα διανομής με εργοστάσια κεντρικής παραγωγής σε ένα σύγχρονο έξυπνο δίκτυο με αυξανόμενη διείσδυση διανεμημένης γενιάς έχει κάνει τους DSO να επιθυμούν ένα αξιόπιστο σύστημα προστασίας δικτύου. Ως εκ τούτου, η έρευνα των αλγορίθμων επιτήρησης των Distribution Grids έχει ως κίνητρο την ανίχνευση βλαβών σε ένα έξυπνο δίκτυο, την ταξινόμηση του είδους τους και στη συνέχεια τον εντοπισμό της θέσης του σφάλματος στο δίκτυο για άμεση αποκατάστασή του. Σε αυτόν τον τομέα τα Νευρωνικά Δίκτυα εφαρμόζονται ευρέως επειδή κυριαρχούν στα προβλήματα κατηγοριοποίησης και γίνονται όλο και πιο ελκυστικά λόγω του συνεχώς μειούμενου χρόνου λήψης αποφάσεων. Επομένως, ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση μίας πλήρους εφαρμογής για τον εντοπισμό και την ταξινόμηση σφαλμάτων (FLIC) που επηρεάζουν την υγιή λειτουργία ενός έξυπνου δικτύου χαμηλής τάσης (LV) χρησιμοποιώντας Convolutional LSTM για επεξεργασία χρονοσειρών. Εφαρμόζοντας μια σειρά ANNs για τον εντοπισμό του ελαττωματικού τροφοδότη και κλάδου, τον εντοπισμό και την ταξινόμηση των κατηγοριών βλαβών και βελτιστοποιώντας τις τιμές των παραμέτρων τους χρησιμοποιώντας τον αλγορίθμο Tree-δομημένου Parzen Estimator (TPE), επιτυγχάνονται ακρίβειες έως και 97%. Επιπλέον, ένας αλγόριθμος σύνθεσης ενός συνόλου προσομοιωμένων δεδομένων παρουσιάζεται για μετρήσεις χρονοσειρών σφάλματος του LV δικτύου. Στόχος αυτής της εργασίας είναι η γενίκευση της διάγνωσης σφαλμάτων σε όλα τα δίκτυα που πληρούν κάποιες συγκεκριμένες προδιαγραφές. 2021-10-18T09:53:06Z 2021-10-18T09:53:06Z 2021-10-17 http://hdl.handle.net/10889/15365 en application/pdf |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
English |
topic |
Smart grids Fault diagnosis Neural networks Distribution grids Έξυπνα δίκτυα Διάγνωση σφάλματος Νευρωνικά δίκτυα Δίκτυα διανομής |
spellingShingle |
Smart grids Fault diagnosis Neural networks Distribution grids Έξυπνα δίκτυα Διάγνωση σφάλματος Νευρωνικά δίκτυα Δίκτυα διανομής Ριζεάκος, Βασίλειος Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids |
description |
The transition from obsolete Distribution Grids with centralized generation factories to a modern smart grid with an increasing Distributed Generation penetration has made DSOs desire a reliable grid protection system. Therefore, research of Distribution Grid surveillance algorithms has been motivated with the main goal of detecting faults in a smart grid, classifying their type and then pinpointing the fault’s location in the network for its immediate restoration. In this field Neural Networks are applied considerably because they dominate categorization problems and become more and more attractive due to their constantly decreasing decision-making times. Therefore, the purpose of the dissertation is to implement a complete application for Fault Location Identification and Classification (FLIC) of error affecting the healthy operation of a Low Voltage (LV) smart grid using Convolutional LSTMs for timeseries processing. Deploying a series of ANNs for Faulty Feeder and Branch Detection, Localization and Fault Type Classification and optimizing their hyperparameter using the Tree-structured Parzen Estimator(TPE) algorithm approach, accuracies of even 97% are reached. In addition, a simulated dataset composition algorithm is presented for LV grid fault timeseries measurements. This work’s target is the generalizability of the effort to all networks that meet certain specifications. |
author2 |
Rizeakos, Vasileios |
author_facet |
Rizeakos, Vasileios Ριζεάκος, Βασίλειος |
author |
Ριζεάκος, Βασίλειος |
author_sort |
Ριζεάκος, Βασίλειος |
title |
Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids |
title_short |
Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids |
title_full |
Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids |
title_fullStr |
Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids |
title_full_unstemmed |
Machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids |
title_sort |
machine learning algorithms (specialized in neural networks) for fault identification in smart grids |
publishDate |
2021 |
url |
http://hdl.handle.net/10889/15365 |
work_keys_str_mv |
AT rizeakosbasileios machinelearningalgorithmsspecializedinneuralnetworksforfaultidentificationinsmartgrids AT rizeakosbasileios algorithmoimēchanikēsmathēsēsmeemphasēseneurōnikadiktyagiaanichneusēblabōnseexypnadiktyaischyossmartgrids |
_version_ |
1771297151231459328 |