Microgrids and their operations

Interconnection of loads and small size generation forms a new type of distribution systems, the Microgrid. The microgrids can be operated together with the utility grid or be operated autonomously in an island. Thesesmall grids present a new paradigm of the construction of the low voltage distribution systems. The microgrids in the distribution systems can become small, controllable units, which immediately react to the system's changes. Along with that the microgrids can realize the special properties, such as increasing the reliability, reducing losses, voltage sag correction, uninterruptible supplying. The goals of the thesis are to explain the principles of the microgrid's functioning, to clarify the main ideas and positive features of the microgrids, to find out and prove their advantages and explain why they are so popular nowadays all over the world. The practical aims of the thesis are to construct and build a test setup of a microgrid based on two inverters from SMA Technologie AG in the laboratory and to test all the main modes and parameters of the microgrid's operating. Also the purpose of the thesis is to test the main component of the microgrid - the battery inverter which controls allthe processes and energy flows inside a microgrid and communicates with the main grid. Based on received data the main contribution of the thesis consists of the estimation of the established microgrid from the reliability, economy and simplicity of operating points of view and evaluation ofthe advisability of its use in different conditions. Moreover, the thesis assumes to give the recommendations and advice for the future investigations of the built system.

Kenttäväylien hyödyntäminen voimalaitosten ohjausjärjestelmissä

Tässä diplomityössä on tutkittu eri kenttäväylätekniikoita, sekä niiden hyödyntämisellä saatavia taloudellisia ja teknisiä etuja Finreilan tuotevalikoimaan kuuluvien prosessilaitosten ohjausjärjestelmissä. Työssä on vertailtu laitosautomaation toteutuskustannukset sekä perinteisellä että kenttäväyliä hyödyntävillä ohjausjärjestelmillä. Kustannukset on huomioitu läpi koko projektin, sähkösuunnittelusta laitoksen käyttöönottoon. Markkinoilla on tänä päivänä useita, erityyppisiä väyläratkaisuja. Väyläratkaisujen tarpeen ja niille asetettujen vaatimuksien selvittämiseksi esitellään työssä ensin ohjausjärjestelmien rakenne, yleisimmät kenttälaitteet sekä tiedonsiirron kerrosmalli. Kenttäväylätekniikasta esitellään perusrakenteet ja –komponentit, standardointi sekä kaupalliset kenttäväyläsovellukset. Kustannusten ja suunnitteluprosessin painotusten selvittämiseksi suunnitellaan esimerkkilaitokseen ohjausjärjestelmä, hyödyntäen kenttäväylätekniikkaa. Vertailua varten on haettu tiedot vuonna 1998 perinteisellä automaatiolla toteutetun laitoksen kustannuksista Finreila Oy:n taloushallintajärjestelmästä ja projektiaineistosta. Kenttäväylätoteutuksen kustannusarviot perustuvat laitetoimittajien tarjouksiin, sähkö- ja automaatiosuunnittelijoiden haastatteluihin sekä saatuihin käyttökokemuksiin kenttäväylistä. Työ on laadittu siten, että sitä voidaan käyttää yrityksen uusien työntekijöiden koulutuksessa, mikäli laitoksissa siirrytään käyttämään kenttäväylätekniikkaa. Kustannusvertailujen perusteella voidaan sanoa, että kyseisen tyyppisessä laitoksessa saavutetaan noin 17 % kustannussäästö automaatiojärjestelmän toteutuksessa. Suurin hyöty kenttäväylistä saadaan kuitenkin järjestelmän käyttöaikana tarkentuneiden mittausten ja paremmin kohdennettavien huoltotoimenpiteiden kautta tulevista säästöistä.

Televerkkojen yhteenliittämisen hinnoittelu- ja kustannuslaskenta-mallit – mallien analysointi

Tutkielman päätavoitteena oli selvittää: - Miten televerkkojen yhteenliittämismaksu tulisi muodostaa Suomen telemarkkinoilla ? - Millaisia ovat televerkkojen yhteenliittämisen hinnoittelussa käytettävät hinnoittelumallit ? Tutkielmassa esitellään Tutkielmassa esitellään ensin telemarkkinoiden rakenne sekä televerkkojen yhteenliittämistä säätelevän lainsäädännön, teleyrityksille asettamat vaatimukset. Tutkielman varsinaisessa teoriaosassa käsitellään mm. yrityksen taloustavoitteita ja niiden yhteyttä hinnoitteluun, tuotekustannuslaskentaa, nykyarvolaskentaa, tuotantokapsiteetin huomioimista sekä yleisten hinnoittelustrategioiden ominaisuuksia. Tutkielmaan ei sisälly varsinaista laajaa empiirista osaa. Yhteenliittämisen hinnoittelumallien vertailu on toteutettu kuviteltuja lukuja sisältävän esimerkkilaskelman avulla. Televerkkojen yhteenliittämismaksujen tulee lainsäädännön mukaan perustua pitkän tähtäyksen keskimääräisiin lisäkustannuksiin.Tällöin yhteenliittämismaksun suuruuteen vaikuttaa oleellisesti vakiintuneen teleyrityksen yhteenliittämisen toteutushetken kapasiteettitilanne. Ratkaiseva tekijä yhteenliittämismaksujen muodostamisen osalta on pitkän tähtäyksen keskimääräisten lisäkustannusten lisäksi veloitettava hinnanlisä/kate, jonka suuruus on käytettävästä hinnoittelumallista riippuvainen. Lainsäädännön mukainen käsite ”kohtuullinen kate” on epätarkasti määritelty, mikä antaa teleyritykselle mahdollisuuden kattaa esimerkiksi yhteenliittämisen aiheuttamat vaihtoehtoiskustannukset tai osan teleyrityksen yleiskustannuksista korkeamman hinnanlisän/katteen avulla.

Strategic Orientation of Knowledge Management: Influence on Company's Performance

Nowadays, the huge part of the most important research is done in the area of interaction of two or more fields of research. They open doors for new ideas and help to find that was not possible to find before, explain simple things, which was missed because of narrow vision. This research investigates the interconnection of strategy study and knowledge management. Well-known researches (e.g. Michael Zack, 2003) point out that organization should align its' knowledge management to strategy to gain success. But this is not well developed area yet. This research contributes to the growing knowledge of knowledge management - strategy alignment. The research tests the relation between strategic orientation of knowledge management and performance of the company. It also investigates the nature of strategy typology influence on strategic orientation of knowledge management. These two points have critical importance for development of this area. Moreover, it has management implication for those practitioners, who cares about sustainable success of their company based on knowledge.

Sähköntuotannon pienjänniteverkkoon liittäminen - määräykset ja sähköturvallisuus

Älykkäiden sähköverkkojen (Smart Grid) avulla pyritään vastaamaan sähkönkäytön tehostamisvaatimuksiin. Pientuotanto on yksi tärkeimmistä älykkäiden sähköverkkojen osatekijöistä. Suomessa yksityishenkilöiden innostus omaan sähköntuotantoon ei ole vielä virinnyt, monista eri tekijöistä johtuen. Tulevaisuuden sähköverkoissa pientuotannon rooli on kuitenkin merkittävä. Diplomityössä tarkastellaan pientuotannon yleistymisen edellytyksiä ja tuotannon pienjänniteverkkoon liittämistä. Pientuotannon potentiaalia tarkastellaan eri tuotantomuotojen ja niiden kannattavuuden näkökulmasta. Työn tärkein osuus keskittyy verkkoonliittämismääräyksiin ja sähköturvallisuuteen. Pienjänniteverkkoon liitetty tuotantolaitos on uusi syöttöpiste verkossa ja aiheuttaa esimerkiksi suojaushaasteita. Lisäksi aihepiiri on vielä uusi ja toimintamenetelmät ovat osin vaillinaisia. Työssä esitetään tärkeimmät haasteet, pohditaan niiden merkittävyyttä ja käydään läpi ratkaisuvaihtoehtoja. Selviä teknisiä esteitä pientuotannon yleistymiselle ei Suomessa ole.

A multibody dynamic model of the cross-country ski-skating technique

The objective of this thesis is the development of a multibody dynamic model matching the observed movements of the lower limb of a skier performing the skating technique in cross-country style. During the construction of this model, the formulation of the equation of motion was made using the Euler - Lagrange approach with multipliers applied to a multibody system in three dimensions. The description of the lower limb of the skate skier and the ski was completed by employing three bodies, one representing the ski, and two representing the natural movements of the leg of the skier. The resultant system has 13 joint constraints due to the interconnection of the bodies, and four prescribed kinematic constraints to account for the movements of the leg, leaving the amount of degrees of freedom equal to one. The push-off force exerted by the skate skier was taken directly from measurements made on-site in the ski tunnel at the Vuokatti facilities (Finland) and was input into the model as a continuous function. Then, the resultant velocities and movement of the ski, center of mass of the skier, and variation of the skating angle were studied to understand the response of the model to the variation of important parameters of the skate technique. This allowed a comparison of the model results with the real movement of the skier. Further developments can be made to this model to better approximate the results to the real movement of the leg. One can achieve this by changing the constraints to include the behavior of the real leg joints and muscle actuation. As mentioned in the introduction of this thesis, a multibody dynamic model can be used to provide relevant information to ski designers and to obtain optimized results of the given variables, which athletes can use to improve their performance.

On Dynamic Monitoring Methods for Networks-on-Chip

Rapid ongoing evolution of multiprocessors will lead to systems with hundreds of processing cores integrated in a single chip. An emerging challenge is the implementation of reliable and efficient interconnection between these cores as well as other components in the systems. Network-on-Chip is an interconnection approach which is intended to solve the performance bottleneck caused by traditional, poorly scalable communication structures such as buses. However, a large on-chip network involves issues related to congestion problems and system control, for instance. Additionally, faults can cause problems in multiprocessor systems. These faults can be transient faults, permanent manufacturing faults, or they can appear due to aging. To solve the emerging traffic management, controllability issues and to maintain system operation regardless of faults a monitoring system is needed. The monitoring system should be dynamically applicable to various purposes and it should fully cover the system under observation. In a large multiprocessor the distances between components can be relatively long. Therefore, the system should be designed so that the amount of energy-inefficient long-distance communication is minimized. This thesis presents a dynamically clustered distributed monitoring structure. The monitoring is distributed so that no centralized control is required for basic tasks such as traffic management and task mapping. To enable extensive analysis of different Network-on-Chip architectures, an in-house SystemC based simulation environment was implemented. It allows transaction level analysis without time consuming circuit level implementations during early design phases of novel architectures and features. The presented analysis shows that the dynamically clustered monitoring structure can be efficiently utilized for traffic management in faulty and congested Network-on-Chip-based multiprocessor systems. The monitoring structure can be also successfully applied for task mapping purposes. Furthermore, the analysis shows that the presented in-house simulation environment is flexible and practical tool for extensive Network-on-Chip architecture analysis.

Towards combining interactive mobile TV and smart spaces : architectures, tools and application development

Technological developments in microprocessors and ICT landscape have made a shift to a new era where computing power is embedded in numerous small distributed objects and devices in our everyday lives. These small computing devices are ne-tuned to perform a particular task and are increasingly reaching our society at every level. For example, home appliances such as programmable washing machines, microwave ovens etc., employ several sensors to improve performance and convenience. Similarly, cars have on-board computers that use information from many di erent sensors to control things such as fuel injectors, spark plug etc., to perform their tasks e ciently. These individual devices make life easy by helping in taking decisions and removing the burden from their users. All these objects and devices obtain some piece of information about the physical environment. Each of these devices is an island with no proper connectivity and information sharing between each other. Sharing of information between these heterogeneous devices could enable a whole new universe of innovative and intelligent applications. The information sharing between the devices is a diffcult task due to the heterogeneity and interoperability of devices. Smart Space vision is to overcome these issues of heterogeneity and interoperability so that the devices can understand each other and utilize services of each other by information sharing. This enables innovative local mashup applications based on shared data between heterogeneous devices. Smart homes are one such example of Smart Spaces which facilitate to bring the health care system to the patient, by intelligent interconnection of resources and their collective behavior, as opposed to bringing the patient into the health system. In addition, the use of mobile handheld devices has risen at a tremendous rate during the last few years and they have become an essential part of everyday life. Mobile phones o er a wide range of different services to their users including text and multimedia messages, Internet, audio, video, email applications and most recently TV services. The interactive TV provides a variety of applications for the viewers. The combination of interactive TV and the Smart Spaces could give innovative applications that are personalized, context-aware, ubiquitous and intelligent by enabling heterogeneous systems to collaborate each other by sharing information between them. There are many challenges in designing the frameworks and application development tools for rapid and easy development of these applications. The research work presented in this thesis addresses these issues. The original publications presented in the second part of this thesis propose architectures and methodologies for interactive and context-aware applications, and tools for the development of these applications. We demonstrated the suitability of our ontology-driven application development tools and rule basedapproach for the development of dynamic, context-aware ubiquitous iTV applications.

Taajuusmuuttaja aktiivisesti säädetyn magneettilaakerin virtalähteenä

Työssä tutkitaan mahdollisuutta hyödyntää sähkömoottorien nopeudensäätöön suunniteltuja kaupallisia taajuusmuuttajia osana aktiivisesti säädetyn magneettilaakeroinnin säätöjärjestelmää. Magneettilaakerijärjestelmän ohjaamiseksi tarvitaan vahvistin, jonka tehtävänä on muuntaa paikkasäätöjärjestelmältä tuleva ohjearvo virraksi, jännitteeksi tai magneettivuoksi voiman tuottamiseksi laakerikäämityksellä. Nykyaikaiset modernit taajuusmuuttajat mahdollistavat säätöalgoritmien suorittamisen sekä liitynnän muuhun automaatiojärjestelmään kenttäväylien kautta. Tämän järjestelmäintegraation myötä olisi mahdollista rakentaa modulaarinen säätöjärjestelmä hyödyntäen luotettavaksi todettuja teollisuusautomaatiotuotteita vain muutamalla itse magneettilaakerijärjestelmään liittyvällä tuotteella. Haluttaessa hyödyntää kolmivaiheinen taajuusmuuttaja mahdollisimman tehokkaasti magneettilaakerin teholähteenä tulee laakerikäämityksien kytkeytymistä taajuusmuuttajaan tarkastella tarkemmin. Kirjallisuustutkimuksessa keskitytään taajuusmuuttajan tehokytkimien muodostaman vaihtosuuntaajan eri rakennevaihtoehtojen sekä virtasäädön dynaamisten ominaisuuksien tarkasteluun. Soveltuvien rakennevaihtoehtojen sekä virtasäädön suorituskyky todennetaan simuloinnein ja lopuksi todellisella koelaitteistolla. Magneettilaakeroinnilla varustetun sähkökoneen roottorin onnistunut leijuttaminen viiden vapausasteen suhteen paikkasäädettynä sekä mittauksien tulokset osoittavat, ettei taajuusmuuttajien järjestelmäarkkitehtuurista löydy merkittäviä esteitä muuttajien hyödyntämiseksi magneettilaakerisovelluksissa.

Design Space Exploration for MPSoC Architectures

Multiprocessor system-on-chip (MPSoC) designs utilize the available technology and communication architectures to meet the requirements of the upcoming applications. In MPSoC, the communication platform is both the key enabler, as well as the key differentiator for realizing efficient MPSoCs. It provides product differentiation to meet a diverse, multi-dimensional set of design constraints, including performance, power, energy, reconfigurability, scalability, cost, reliability and time-to-market. The communication resources of a single interconnection platform cannot be fully utilized by all kind of applications, such as the availability of higher communication bandwidth for computation but not data intensive applications is often unfeasible in the practical implementation. This thesis aims to perform the architecture-level design space exploration towards efficient and scalable resource utilization for MPSoC communication architecture. In order to meet the performance requirements within the design constraints, careful selection of MPSoC communication platform, resource aware partitioning and mapping of the application play important role. To enhance the utilization of communication resources, variety of techniques such as resource sharing, multicast to avoid re-transmission of identical data, and adaptive routing can be used. For implementation, these techniques should be customized according to the platform architecture. To address the resource utilization of MPSoC communication platforms, variety of architectures with different design parameters and performance levels, namely Segmented bus (SegBus), Network-on-Chip (NoC) and Three-Dimensional NoC (3D-NoC), are selected. Average packet latency and power consumption are the evaluation parameters for the proposed techniques. In conventional computing architectures, fault on a component makes the connected fault-free components inoperative. Resource sharing approach can utilize the fault-free components to retain the system performance by reducing the impact of faults. Design space exploration also guides to narrow down the selection of MPSoC architecture, which can meet the performance requirements with design constraints.

Invenio customization for CERN Document Server

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

University Institutional Repository and its Place in the University Information Infrastructure

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Let's do data research work: the creation of a portal with research information from Catalan Universities

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Organizing for Systemic Innovations – Research on Knowledge, Interaction and Organizational Interdependencies

Systemic innovation has emerged as an important topic due to the interconnected technological and sociotechnical change of our current complex world. This study approaches the phenomenon from an organizing perspective, by analyzing the various actors, collaborative activities and resources available in innovation systems. It presents knowledge production for innovation and discusses the organizational challenges of shared innovation activities from a dynamic perspective. Knowledge, interaction, and organizational interdependencies are seen as the core elements of organizing for systemic innovations. This dissertation is divided into two parts. The first part introduces the focus of the study and the relevant literature and summarizes conclusions. The second part includes seven publications, each reporting on an important aspect of the phenomenon studied. Each of the in-depth single-case studies takes a distinct and complementary systems approach to innovation activities – linking the refining of knowledge to the enabling of organizations to participate in shared innovation processes. These aspects are summarized as theoretical and practical implications for recognizing innovation opportunities and turning ideas into innovations by means of using information and organizing activities in an efficient manner. Through its investigation of the existing literature and empirical case studies, this study makes three main contributions. First, it describes the challenges inherent in utilizing information and transforming it into innovation knowledge. Secondly, it presents the role of interaction and organizational interdependencies in innovation activities from various novel perspectives. Third, it highlights the interconnection between innovations and organizations, and the related path dependency and anticipatory aspects in innovation activities. In general, the thesis adds to our knowledge of how different aspects of systems form innovations through interaction and organizational interdependencies. It highlights the continuous need to redefine information and adjust organizations and networks based on ongoing activities – stressing the emergent, systemic nature of innovation.

Sekaelementit absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmässä

Tässä lisensiaatintyössä käsitellään sekaelementtien sovellusmahdollisuuksia absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmässä. Absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmä on uudentyyppinen lähestymistapa elementtimenetelmän elementtien koordinaattien määrittämiseksi ja sen yhtenä tavoitteena on tehostaa suuria siirtymiä tai kiertymiä sisältävien elementtien laskentatehokkuutta. Tässä työssä absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmä esitellään pääpiirteittäin sekä annetaan esimerkkejä muutamista tyypillisimmistä elementeistä lausuttuna edellä mainittujen koordinaattien perusteella. Sekaelementeiksi kutsutaan elementtityyppejä, missä tuntemattomien muuttujien joukkoja on aina enemmän kuin yksi. Sekaelementit erottavat redusoitumattomista elementeistä siirtymäkentän sisältyminen muuttujaryhmään ja hybridielementeistä muuttujien identtiset ulottuvuudet. Sekaelementtejä käytetään esimerkiksi kokoonpuristumattomien materiaalien rakenneanalyyseissä, alentamaan elementiltä vaadittavia jatkuvuusehtoja tai mallintamaan ilmiöitä, missä fysikaaliset ominaisuudet ovat jostain syystä voimakkaasti toisistaan riippuvaisia. Tämän lisensiaatintyön kirjoittamiseksi on tehty tutkimusta sekaelementtien mahdollisuuksista toimia absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmässä. Tutkimuksen tuloksena on saatu aikaan kaksi tässä työssä esiteltävää, varsin rajatun toimintakyvyn omaavaa sekaelementtityyppiä, joiden siirtymäkentät on määritelty globaalien koordinaattien suhteen sisältäen myös orientaatiotermit. Tutkimusaihe vaatii kuitenkin vielä paljon lisätyötä, ennen kuin sekaelementtityyppejä voidaan kauttaaltaan soveltaa absoluuttisten solmukoordinaattien menetelmällä toteutetuissa rakenneanalyyseissä.