Uso de algoritmo K-means para clasificar perfiles de clientes con datos de medidores inteligentes de consumo eléctrico: Un caso de estudio

Using K-means algorithm to classify customer profiles with data from smart energy consumption meters: A case study

La eficiencia energética es parte de los objetivos establecidos por los gobiernos de todo el mundo para reducir la huella energética y proporcionar un desarrollo sostenible para todos. El advenimiento de nuevas tecnologías que permiten el monitoreo y autocontrol del consumo eléctrico dentro de los hogares, comolos medidores inteligentes, permiten a los usuarios finales integrarse en los sistemas de gestión inteligentede la red eléctrica, al proporcionar información sobre los perfiles de consumo de energía eléctrica ylos precios de ésta. El presente trabajo realiza una clasificación de clientes residenciales a partir de losdatos de consumo obtenidos desde medidores inteligentes. Para esto, se utiliza una metodología basadaen el algoritmo K-means para identificar patrones de comportamiento en el consumo asociado a 1179clientes conectados a redes eléctricas de distribución de baja tensión del sur de Chile equipados conmedidores inteligentes. Los resultados fueron validados a través del uso de medidas de la teoría de losconjuntos aproximados. En particular, se caracterizan grupos conformados por medio de sus centroides,posibilitando la conversión de los grandes volúmenes de datos coleccionados en conocimientos útiles,lo que resulta en beneficio tanto para el propio cliente residencial como para la empresa distribuidora deenergía eléctrica. Los resultados muestran que dos clústeres son los que mejor representan el conjuntode clientes. La oportunidad de recopilar datos de consumo en tiempo real mediante estos dispositivos,ofrece perspectivas para optimizar las políticas públicas y privadas sobre distribución de energía eléctrica.

INTRODUCCIÓN

Los medidores inteligentes (smart meters) son los dispositivos electrónicos de medición que permiten la comunicación bidireccional entre el consumidor y la empresa distribuidora. Estos equipos de medición permiten registrar datos de voltaje, corriente, potencia y energía los cuales quedan disponibles tanto para los propios usuarios como la empresa distribuidora de energía, y transmitirlos de manera remota 1,2.

Estos medidores tienen la capacidad de llevar dos transmisiones con la finalidad de proporcionar formas diferentes de comunicación de la información. La primera de ellas es para la lectura automática remota (AMR, acrónimo en inglés de Automatic Meter Reading), así como para el monitoreo en tiempo real de las variables eléctricas en el consumidor y transmitir la información a un punto de acceso con la empresa distribuidora 3. La segunda permite un mayor control del consumo y uso de la energía eléctrica en los equipos eléctricos, lo que permite a los consumidores habilitar una red de área domiciliaria (HAN, acrónimo en inglés de Home Área Network)4 y gestionar sus hábitos 5.

La transmisión de datos de consumo permite conocer hábitos de consumo de los clientes, apoyando con ello la toma de decisiones en políticas públicas de eficiencia energética y en el desarrollo de ciudades inteligentes 6.