[en] ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS, FUZZY LOGIC AND NEURO-FUZZY SYSTEM IN THE ROLE OF SHORT TERM LOAD FORECAST - LUIZ SABINO RIBEIRO NETO (2005)
[pt] Esta dissertação investiga o desempenho de técnicas de inteligência computacional na previsão de carga em curto prazo. O objetivo deste trabalho foi propor e avaliar sistemas de redes neurais, lógica nebulosa, neuro-fuzzy e híbridos para previsão de carga em curto prazo, utilizando como entradas variáveis que influenciam o comportamento da carga, tais como: temperatura, índice de conforto e perfil de consumo. Este trabalho envolve 4 etapas principais: um estudo sobre previsão de carga e sobre as variáveis que influenciam o comportamento da carga; um estudo da aplicação de técnicas de inteligência computacional em previsão de carga; a definição de sistemas de redes neurais, lógica fuzzy e neuro-fuzzy em previsão de carga; e estudo de casos. No estudo sobre previsão de carga, foi observada a influência de algumas variáveis no comportamento da curva de carga de uma empresa de energia elétrica. Entre estas variáveis se encontram alguns dados meteorológicos (Temperatura, Umidade, Luminosidade, Índice de conforto, etc.), além de informações sobre o perfil de consumo de carga das empresas. Também foi observado o comportamento da série de carga com relação ao dia da semana, sua sazonalidade e a correlação entre o valor atual e valores passados. Foi realizado um levantamento bibliográfico sobre a aplicação de técnicas de inteligência computacional na previsão de carga. Os modelos de redes neurais, são os mais explorados até o momento. Os modelos de lógica fuzzy começaram a ser utilizados mais recentemente. Modelos neuro-fuzzy são mais recentes que os demais, não existindo portanto, muita bibliografia a respeito. Os projetos de aplicação dos três modelos foram classificados quanto à sua arquitetura, desempenho, erros medidos, entradas utilizadas e horizonte da previsão. Foram propostos e implementados 4 sistemas de previsão de carga: lógica fuzzy, redes neurais, sistema neuro-fuzzy hierárquico e um sistema híbrido neural/neuro- fuzzy. Os sistemas foram especializados para cada dia da semana, pelo fato do comportamento da carga ser distinto entre estes dias. Para os sistemas neural, neuro-fuzzy e híbrido os dados também foram separados em inverno e verão, pois o perfil de consumo de carga é diferente nestas estações. O sistema com lógica fuzzy foi modelado para realizar previsões de curtíssimo prazo (10 em 10 minutos), utilizando para isto o histórico de carga, hora do dia e intervalo de dez minutos dentro da hora do dia. As regras do sistema foram geradas automaticamente a partir do histórico de carga e os conjuntos nebulosos foram pré-definidos. O sistema com redes neurais teve sua arquitetura definida através de experimentos, utilizando- se apenas dados de carga, hora do dia e mês como entradas. O modelo de rede escolhido foi com retropropagação do erro (backpropagation). Foram realizados testes incluindo outras entradas como temperatura e perfil de consumo. Para o sistema neuro-fuzzy foi escolhido um sistema neuro-fuzzy hierárquico, que define automaticamente sua estrutura e as regras a partir do histórico dos dados. Em uma última etapa, foi estudado um sistema híbrido neural/ neuro- fuzzy, no qual a previsão da rede neural é uma entrada do sistema neuro-fuzzy. Para os três últimos modelos as previsões realizadas foram em curto prazo, com um horizonte de uma hora Os sistemas propostos foram testados em estudos de casos e os resultados comparados entre si e com os resultados obtidos em outros projetos na área. Os dados de carga utilizados no sistema com lógica fuzzy foram da CEMIG, no período de 1994 a 1996, em intervalos de 10 minutos, para previsões em curtíssimo prazo. Os resultados obtidos podem ser considerados bons em comparação com um sistema de redes neurais utilizando os mesmos dados. Para os demais modelos foram utilizados os seguintes dados: dados horários de carga da Light e da CPFL, no período de 1996 a 1998; dados de temperatura (horária para região de atuação da Light e diária p