Artigo Mineração de Dados

MINERAÇÃO DE DADOS APLICADA A MASSA CRÍTICA DE DADOS PROVENIENTE DA MEDIÇÃO INTELIGENTE DE ENERGIA ELÉTRICA

Rogélio de Souza Jardim^[1]

Prof. Dr. João Francisco Valiati^[2]

Resumo: O impacto da utilização de energia elétrica e a elevação dos custos energéticos são tendências que estão mudando a forma como as concessionárias distribuidoras de energia e os consumidores estão encarando a energia, despertando assim a motivação pela procura de mecanismos de redução de consumo. Neste contexto surgem as Smart Grids, fornecendo à concessionária maior controle sobre seus bens e serviços e aos consumidores a possibilidade de administração do seu consumo em tempo real através das informações de leitura. Contudo tal infraestrutura prove uma considerável quantidade de dados dificilmente interpretáveis sem o auxílio de ferramentas computacionais. Este trabalho realiza a exploração de dados provenientes de um projeto piloto de implantação de Smart Grid na Irlanda, seguindo os processos da Descoberta do Conhecimento em Banco de Dados, em conjunto com a aplicação da técnica de mineração de dados relacionada à tarefa de clusterização Self Organizing-Maps, investigando a relação entre perfis de consumidores e comportamento de consumo de energia elétrica visando à descoberta de conhecimento implícito nesta relação. A partir dos resultados obtidos é possível inferir relação entre algumas características do consumidor e uma redução no seu consumo de energia.

Palavras-chave: Descoberta do conhecimento em banco de dados, Mineração de dados, Clusterização, Self Organizing Maps, Consumo de energia.

1. INTRODUÇÃO

A crescente preocupação com o meio-ambiente, em especial com o impacto da utilização de energia e a elevação dos custos energéticos são tendências que estão mudando a forma como os consumidores e operadoras encaram a energia. Assim, surge a motivação pela procura de mecanismos de redução de consumo, demandando dos países desenvolvidos e emergentes a busca por um sistema elétrico mais eficiente, confiável, flexível e aprimorado tanto em custos quanto em recursos.

No modelo de redes de energia atualmente utilizado especialmente no Brasil, os consumidores não possuem informações sobre o sistema tão pouco participação na geração de energia elétrica. Além disso, essas redes são dotadas de mecanismos muito limitados para a coordenação da operação, confiabilidade e qualidade do sistema. Segundo Farhangi (2010), as Smart Grids ou Redes Inteligentes de Energia surgem para resolver os principais problemas da rede existente fornecendo à concessionária maior controle sobre seus bens e serviços e aos consumidores a possibilidade de administração do seu consumo em tempo real através das informações de leitura.

Neste contexto, diversos são os esforços empreendidos nas últimas décadas que dizem respeito ao aprimoramento do setor de distribuição de energia elétrica e que têm demandado um volume considerável de pesquisas na área de Smart Grids (EKANAYAKE et al., 2012),(FALCÃO, 2009)

Dentro do conceito de Smart Grid tem-se um novo conceito chamado Smart Metering, constituído de Smart Meters ou medidores inteligentes de energia, com capacidade de medição automática, contínua e a curtos intervalos de tempo do consumo de energia elétrica. Tais equipamentos possuem contingência para uma comunicação bidirecional, consumidores estão conectados à concessionária de distribuição por meio de uma rede de comunicação digital e as medições são distribuídas em tempo real para centrais de processamento das concessionárias (SAUERESSIG, 2012).

Segundo Depuru, Devabhaktuni e Wang (2011), Smart Meter é um medidor de energia avançado que afere o consumo e fornece uma gama maior de detalhes para a concessionária de distribuição se comparado aos medidores tradicionais (medidor eletromecânico). Estes podem medir dados de consumo de energia, como valores de voltagem, ângulo e frequência da fase e transmiti-los seguramente. Desta forma, pode-se monitorar o desempenho e as características de uso de energia dentro da rede de distribuição. Os dados provenientes da coleta dos Smart Meters podem ajudar a concessionária a gerir a demanda por eletricidade com mais eficiência.

Do lado do cliente os Smart Meters podem ser usados para monitorar e controlar os dispositivos e aparelhos residênciais de acordo com as preferências do consumidor. Os Smart Meters podem coletar informações sobre a rede de distribuição, sobre os aparelhos domésticos, e se comunicar com outros dispositivos de medição ao seu alcance (DEPURU; WANG; DEVABHAKTUNI, 2011). Logo, considerando a evolução dos eletrodomésticos, em uma rede elétrica integrada, onde todos os consumidores possuem um Smart Meter, medidas de redução de consumo podem ser aplicadas a fim de diminuir os custos do consumidor.

1. Smart Grid na Irlanda – Projeto CER

O projeto piloto executado na Irlanda e que faz parte de um programa caracterizado como Programa Nacional de Medição Inteligente (NSMP) proveniente de um compromisso do governo no âmbito de política energética, onde o desenvolvimento de uma Smart Grid foi descrito no Plano de Governo 2011-2016. O NSMP tem um cronograma estabelecido e dividido em quatro fases, sendo estas (CER, 2011a):

1. Testes e análise de custo/benefício.
2. Definição de requisitos de concepção para medição inteligente.
3. Construção e testes.
4. Disponibilização.

No final de 2007, a CER trabalhando com estreita relação com o Ministério de Comunicações, Energia e Recursos Naturais (DCENR), estabeleceu a fase 1 do projeto Smart Metering com o objetivo de criação e execução de ensaios de medição inteligente vislumbrando obter um levantamento de seus custos e benefícios, tais informações seriam necessárias para uma implantação a nível nacional. Nesta fase, e que tem relevância para motivação deste trabalho, três vertentes distintas segundo a (CER, 2011a) destacam-se para execução do projeto piloto, sendo estas: