Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia

Bibliographic Details
Main Author: Chella, Marcelo
Publication Date: 2022
Format: Bachelor thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Download full: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31714
Summary: Nowadays, most of the research and project in the energy field are based on software as a primary tool. The use of this type of approach makes it possible to research, simulate, study and easily change the parameters of a given system, enabling easy and less expensive research on the matter. Within this scope are the economic, environmental and engineering aspects of electrical networks. Following this model, the pandapower tool was developed to be a simulation tool for researchers and educators, easy to use and modify, keeping the created code simple to understand and modify. This toolbox is an open-source Python tool for modeling, analyzing and optimizing power systems with a high degree of automation, and also based on a tabular data structure from the Python pandas library. Applications for this tool are calculation of three-phase AC load flow, configuration/execution of system state estimation and AC load balancing (improving load distribution or resizing transformer points). Additionally, Reinforcement Learning (RL) algorithms can be used in tasks related to demand response analysis. This work aims to explore the applications of pandapower by modeling and calculating power flow on energy networks, as well as demonstrating the prediction of behavior of these networks in response to triggered events. Some Artificial Intelligence models based on Artificial Neural Networks (ANN) and Reinforcement Learning will be used for demonstrations of grid state prediction and exploration of photovoltaic generation scenarios in response to variable demand, and their results for the optimization of energy systems will be presented.
id UTFPR-12_6981310c9cfb87d876e8e6f687e9f00c
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/31714
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energiaExploratory study of the Python Pandapower library and its utilization in conjunction with Reinforcement Learning for analysis and optimization of energy systemsAprendizado do computadorInteligência artificialPython (Linguagem de programação de computador)Machine learningArtificial intelligencePython (Computer program language)CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAONowadays, most of the research and project in the energy field are based on software as a primary tool. The use of this type of approach makes it possible to research, simulate, study and easily change the parameters of a given system, enabling easy and less expensive research on the matter. Within this scope are the economic, environmental and engineering aspects of electrical networks. Following this model, the pandapower tool was developed to be a simulation tool for researchers and educators, easy to use and modify, keeping the created code simple to understand and modify. This toolbox is an open-source Python tool for modeling, analyzing and optimizing power systems with a high degree of automation, and also based on a tabular data structure from the Python pandas library. Applications for this tool are calculation of three-phase AC load flow, configuration/execution of system state estimation and AC load balancing (improving load distribution or resizing transformer points). Additionally, Reinforcement Learning (RL) algorithms can be used in tasks related to demand response analysis. This work aims to explore the applications of pandapower by modeling and calculating power flow on energy networks, as well as demonstrating the prediction of behavior of these networks in response to triggered events. Some Artificial Intelligence models based on Artificial Neural Networks (ANN) and Reinforcement Learning will be used for demonstrations of grid state prediction and exploration of photovoltaic generation scenarios in response to variable demand, and their results for the optimization of energy systems will be presented.Atualmente, a maioria das pesquisas e projetos na área de energia se baseiam em software como ferramenta primária. O uso deste tipo de abordagem possibilita a pesquisa, simulação, estudo e fácil alteração de parâmetros de um determinado sistema, viabilizando as pesquisas e o aprendizado relacionados com facilidade e a custos menores. Nesse escopo, estão os aspectos econômicos, ambientais e de engenharia das redes elétricas. Dentro desta linha de ação, a ferramenta pandapower foi desenvolvida para ser um instrumento de simulação para pesquisadores e educadores, de fácil uso e modificação, mantendo o código criado simples de entender e modificar. Essa toolbox é uma ferramenta em Python de código aberto para modelagem, análise e otimização de sistemas de energia com alto grau de automação, e também baseada em uma estrutura de dados tabular da biblioteca Python pandas. As aplicações para esta ferramenta são o cálculo de fluxo de carga trifásico AC, a configuração/execução de estimativa de estado do sistema e balanceamento de carga AC (melhorando a distribuição de cargas ou redimensionando pontos de transformação). Adicionalmente, algoritmos de aprendizado por Aprendizado por Reforço (Reinforcement Learning, RL) podem ser utilizados nas tarefas relacionadas a análises de resposta à demanda. Este trabalho visa explorar as aplicações do pandapower fazendo a modelagem e cálculo de fluxo de potência em redes de energia, bem como a demonstrar a realização de previsões de comportamentos destas redes em relação a eventos. Alguns modelos de Inteligência Artificial baseados em Redes Neurais Artificiais e Aprendizado por Reforço serão usados para demonstrações de previsão de estado da rede e exploração de cenários de geração fotovoltaica em resposta a demanda variável, e seus resultados para a otimização de sistemas de energia serão apresentados.Universidade Tecnológica Federal do ParanáDois VizinhosBrasilEspecialização em Ciência de DadosUTFPRTeixeira, MarceloOliva, Jefferson TalesCasanova, DalcimarTeixeira, MarceloChella, Marcelo2023-07-07T18:04:39Z2023-07-07T18:04:39Z2022-11-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfCHELLA, Marcelo. Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia. 2022. Monografia (Especialização em Ciência de Dados) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Dois Vizinhos, 2022.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31714porAttribution-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2023-07-08T06:08:19Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/31714Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.bropendoar:2023-07-08T06:08:19Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
Exploratory study of the Python Pandapower library and its utilization in conjunction with Reinforcement Learning for analysis and optimization of energy systems
title Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
spellingShingle Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
Chella, Marcelo
Aprendizado do computador
Inteligência artificial
Python (Linguagem de programação de computador)
Machine learning
Artificial intelligence
Python (Computer program language)
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
title_short Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
title_full Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
title_fullStr Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
title_full_unstemmed Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
title_sort Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia
author Chella, Marcelo
author_facet Chella, Marcelo
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Teixeira, Marcelo
Oliva, Jefferson Tales
Casanova, Dalcimar
Teixeira, Marcelo
dc.contributor.author.fl_str_mv Chella, Marcelo
dc.subject.por.fl_str_mv Aprendizado do computador
Inteligência artificial
Python (Linguagem de programação de computador)
Machine learning
Artificial intelligence
Python (Computer program language)
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
topic Aprendizado do computador
Inteligência artificial
Python (Linguagem de programação de computador)
Machine learning
Artificial intelligence
Python (Computer program language)
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
description Nowadays, most of the research and project in the energy field are based on software as a primary tool. The use of this type of approach makes it possible to research, simulate, study and easily change the parameters of a given system, enabling easy and less expensive research on the matter. Within this scope are the economic, environmental and engineering aspects of electrical networks. Following this model, the pandapower tool was developed to be a simulation tool for researchers and educators, easy to use and modify, keeping the created code simple to understand and modify. This toolbox is an open-source Python tool for modeling, analyzing and optimizing power systems with a high degree of automation, and also based on a tabular data structure from the Python pandas library. Applications for this tool are calculation of three-phase AC load flow, configuration/execution of system state estimation and AC load balancing (improving load distribution or resizing transformer points). Additionally, Reinforcement Learning (RL) algorithms can be used in tasks related to demand response analysis. This work aims to explore the applications of pandapower by modeling and calculating power flow on energy networks, as well as demonstrating the prediction of behavior of these networks in response to triggered events. Some Artificial Intelligence models based on Artificial Neural Networks (ANN) and Reinforcement Learning will be used for demonstrations of grid state prediction and exploration of photovoltaic generation scenarios in response to variable demand, and their results for the optimization of energy systems will be presented.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-11-10
2023-07-07T18:04:39Z
2023-07-07T18:04:39Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv CHELLA, Marcelo. Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia. 2022. Monografia (Especialização em Ciência de Dados) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Dois Vizinhos, 2022.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31714
identifier_str_mv CHELLA, Marcelo. Estudo exploratório da biblioteca Python Pandapower e sua utilização em conjunto com Reinforcement Learning para análise e otimização de sistemas de energia. 2022. Monografia (Especialização em Ciência de Dados) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Dois Vizinhos, 2022.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31714
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-ShareAlike 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-ShareAlike 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Dois Vizinhos
Brasil
Especialização em Ciência de Dados
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Dois Vizinhos
Brasil
Especialização em Ciência de Dados
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br
_version_ 1834836340019036160