Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/175807
Author(s): Sebastião Vasconcelos Maia dos Santos Lessa
Title: Transformer Based Adaptive Drift Aware Anomaly Detection for Energy Consumption Time Series Using Forecasted Normal Behaviour
Issue Date: 2026-07-17
Abstract: This dissertation studies daily anomaly detection in 15 minute energy consumption time series under contextual variability and concept drift. The goal is to decide, at the end of each day, whether the observed consumption profile is still explainable by the valid recent behaviour of the same site, or whether it deviates in a way that should be inspected by an operator. The proposed solution develops a causal rolling protocol. For each complete day, the system selects recent historical days from the current valid regime, produces probabilistic forecasts of the expected normal behaviour, and compares the observed consumption with the forecast interval. Anomaly evidence is computed from the deviations beyond the forecast bounds, using a short temporal tolerance to absorb small timing shifts around sharp transitions. The daily decision separates pointwise diagnostics, daily severity, and context maintenance. Two severity measures are used: a soft reference severity, used to calibrate a robust threshold based on the interquartile range, and a decision severity, which aggregates only deviations that exceed the typical variability of the recent context. The protocol also includes in memory repair of previously anomalous points without overwriting raw observations, and a drift acceptance rule that updates the valid history boundary when persistent change becomes a new normal regime. The result is a reproducible and auditable methodology for daily anomaly detection in energy consumption, combining probabilistic forecasting, adaptive context selection, robust daily scoring, and explicit regime maintenance.
Description: Esta dissertação estuda a deteção diária de anomalias em séries temporais de consumo energético com resolução de 15 minutos, em cenários com variabilidade contextual e drift. O objetivo é decidir, no final de cada dia, se o perfil de consumo observado continua explicável pelo comportamento recente válido do mesmo local ou se apresenta uma alteração que deve ser analisada por um operador. A solução desenvolve um protocolo causal e rolling. Para cada dia completo, o sistema seleciona dias históricos recentes pertencentes ao regime válido atual, gera previsões probabilísticas do comportamento normal esperado e compara o consumo observado com o intervalo previsto. A evidência de anomalia é calculada a partir dos desvios face aos limites da previsão, com tolerância temporal curta para pequenas deslocações em transições abruptas. A decisão diária separa diagnóstico pontual, severidade diária e manutenção de contexto. São usadas duas medidas de severidade: uma severidade de referência, usada para calibrar um limiar robusto baseado no intervalo interquartil, e uma severidade de decisão, que agrega apenas desvios superiores à variabilidade típica do contexto recente. O protocolo inclui reparação em memória de pontos previamente anómalos, sem alterar as observações originais, e uma regra de aceitação de drift que atualiza a fronteira do histórico válido quando uma mudança persistente passa a representar um novo regime normal. O resultado é uma metodologia reprodutível e auditável para deteção diária de anomalias em consumo energético, combinando previsão probabilística, contexto adaptativo, pontuação robusta e manutenção explícita de regimes.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
URI: https://hdl.handle.net/10216/175807
Document Type: Dissertação
Rights: embargoedAccess
Embargo End Date: 2027-07-16
Appears in Collections:FEUP - Dissertação

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