Network congestion management by fuzzy inference using virtual flows

Effective network overload alleviation is very much essential in order to maintain security and integrity from the operational viewpoint of deregulated power systems. This paper aims at developing a methodology to reschedule the active power generation from the sources in order to manage the network congestion under normal/contingency conditions. An effective method has been proposed using fuzzy rule based inference system. Using virtual flows concept, which provides partial contributions/counter flows in the network elements is used as a basis in the proposed method to manage network congestions to the possible extent. The proposed method is illustrated on a sample 6 bus test system and on modified IEEE 39 bus system.

NEW METHODOLOGY FOR FEEDER RECONFIGURATION IN DISTRIBUTION NETWORKS WITH DISTRIBUTED ENERGY RESOURCES

This doctoral Thesis defines and develops a new methodology for feeder reconfiguration in distribution networks with Distributed Energy Resources (DER). The proposed methodology is based on metaheuristic Ant Colony Optimization (ACO) algorithms. The methodology is called Item Oriented Ant System (IOAS) and the doctoral Thesis also defines three variations of the original methodology, Item Oriented Ant Colony System (IOACS), Item Oriented Max-min Ant System (IOMMAS) y Item Oriented Max-min Ant Colony System (IOACS). All methodologies pursue a twofold objective, to minimize the power losses and maximize DER penetration in distribution networks. The aim of the variations is to find the algorithm that adapts better to the present optimization problem, solving it most efficiently. The main feature of the methodology lies in the fact that the heuristic information and the exploitation information (pheromone) are attached to the item not to the path. Besides, the doctoral Thesis proposes to use feeder reconfiguration in order to increase the distribution network capacity of accepting a major degree of DER. The proposed methodology and its three variations have been tested and verified in two distribution networks well documented in the existing bibliography. These networks have been modeled and used to test all proposed methodologies for different scenarios with various DER penetration degrees.

Algumas Contribuições para Algoritmos de Controle de Filtros Ativos e Híbridos Conectados em Paralelo com Redes Elétricas Trifásicas a 3 ou a 4 Fios.

Este trabalho apresenta contribuições para algoritmos de controle utilizados em filtros ativos e híbridos conectados em redes elétricas trifásicas a 3 ou a 4 fios. Em relação aos algoritmos de controle para filtros ativos, a contribuição consiste em estender o conceito da filtragem harmônica seletiva para compensação de correntes harmônicas e desequilibradas em uma rede trifásica a 4 fios. Esses algoritmos derivam dos conceitos utilizados na teoria da potência instantânea (teoria pq), em conjunto com um circuito de sincronismo PLL. É importante ressaltar que estes algoritmos não utilizam as correntes consumidas pelas cargas, ou seja, apenas as tensões no ponto da rede onde o filtro está conectado são utilizadas para determinação das correntes harmônicas de referência. Apenas as correntes na saída do conversor são utilizadas como realimentação do controle PWM. Estes algoritmos também foram utilizados no filtro híbrido para compensação de correntes harmônicas em uma rede trifásica a 3 fios. Por fim foi feito uma alteração nesses algoritmos de controle que permite eliminar as correntes utilizadas na realimentação do controle PWM. Resultados de simulação são apresentados com objetivo de observar o comportamento desses algoritmos tanto no filtro ativo quanto no híbrido nas condições mencionadas.

O amor no spinozismo e a política do comum

No plano de imanência de Spinoza, o amor é afeto expressivo de uma diferença que marca o trânsito a estados de maior perfeição ou realidade. A partir da compreensão do princípio de univocidade, a imanência se expressa na produção de diferenças. O amor de Deus serve como guia para a vida política conduzida pela razão. Não um Deus personalizado, mas como nome da potência (potentia). Se a multidão compreende adequadamente sua própria essência como direito ou potência natural de resistir à dominação e de se auto-organizar em liberdade, o amor surge como força vital de constituição do comum e leva à invenção de formas cada vez mais aperfeiçoadas de vida. A democracia emerge, por sua vez, como o mais natural dos regimes políticos, porque é o que mais convém com a natureza dos homens guiados pela razão. Assim, nas redes e nas ruas a multidão exercita a liberdade quando promove encontros alegres entre as singularidades que a compõem. Ao lado de um conhecimento adequado para a produção de graus maiores de liberdade, surge uma espécie de amor da multidão por sua própria essência ou potência, ou seja, a afirmação em si mesma da diferença, da abertura e da multiplicidade. Aqui, os afetos passivos que são promovidos pelas relações de dominação, como o medo, o ódio e a esperança, devem ceder lugar aos afetos ativos do amor à liberdade necessária para diferir-se. A alegria da multidão, enfim, deriva de sua potência ativa de criar formas de vida comum a partir da composição de singularidades múltiplas. No seio da produção biopolítica contemporânea, surgem novos horizontes para o combate de resistência e criação conjunta contra as formas de vida submetidas à servidão. Seguindo principalmente a linhagem spinozista de Antonio Negri e Gilles Deleuze, explora-se aqui as condições da experiência real que determinam a possibilidade de uma ética política do amor na contemporaneidade.

Loss comparison between an SPWM and harmonic elimination excited small, (<1kW) induction motor drive using Pspice simulation and calorimetry

Adopting square wave excitation to drive induction motors (IMs) can substantially reduce inverter switching losses. However, the low-order time harmonics inherent in the output voltage generates parasitic torques that degrade motor performance and reduce efficiency. In this paper, a novel harmonic elimination modulation technique with full voltage control is studied as an interesting and alternative means of operating small (<1kW) IM drives efficiently. A fully verified harmonic elimination scheme, which removes the 5th, 7th, 11th, 13th and 17 th time harmonics, was implemented and applied to an IGBT driven IM. The power losses incurred in the inverter and the IM as a result of the switching scheme have been determined. © 2008 Crown copyright.

Damping torque analysis for DC bus implemented damping control

Damping torque analysis is a well-developed technique for understanding and studying power system oscillations. This paper presents the applications of damping torque analysis for DC bus implemented damping control in power transmission networks in two examples. The first example is the investigation of damping effect of shunt VSC (Voltage Source Converter) based FACTS voltage control, i.e., STATCOM (Static Synchronous Compensator) voltage control. It is shown in the paper that STATCOM voltage control mainly contributes synchronous torque and hence has little effect on the damping of power system oscillations. The second example is the damping control implemented by a Battery Energy Storage System (BESS) installed in a power system. Damping torque analysis reveals that when BESS damping control is realized by regulating exchange of active and reactive power between the BESS and power system respectively, BESS damping control exhibits different properties. It is concluded by damping torque analysis that BESS damping control implemented by regulating active power is better with less interaction with BESS voltage control and more robust to variations of power system operating conditions. In the paper, all analytical conclusions obtained are demonstrated by simulation results of example power systems.

Coordinated control of DFIG’s rotor and grid side converters during network unbalance

This paper proposes a coordinated control of the rotor and grid side converters (RSC & GSC) of doubly-fed induction generator (DFIG) based wind generation systems under unbalanced voltage conditions. System behaviors and operations of the RSC and GSC under unbalanced voltage are illustrated. To provide enhanced operation, the RSC is controlled to eliminate the torque oscillations at double supply frequency under unbalanced stator supply. The oscillation of the stator output active power is then cancelled by the active power output from the GSC, to ensure constant active power output from the overall DFIG generation system. To provide the required positive and negative sequence currents control for the RSC and GSC, a current control strategy containing a main controller and an auxiliary controller is analyzed. The main controller is implemented in the positive (dq)+ frame without involving positive/negative sequence decomposition whereas the auxiliary controller is implemented in the negative sequence (dq)? frame with negative sequence current extracted. Simulation results using EMTDC/PSCAD are presented for a 2MW DFIG wind generation system to validate the proposed control scheme and to show the enhanced system operation during unbalanced voltage supply.

A Tower-Shadow Model for Wind Turbines Using a Wavelet-Prony Method

The increasing penetration of wind generation on the Island of Ireland has been accompanied by close investigation of low-frequency pulsations contained within active power flow. A primary concern is excitation of low-frequency oscillation modes already present on the system, particularly the 0.75 Hz mode as a consequence of interconnection between the Northern and Southern power system networks. In order to determine whether the prevalence of wind generation has a negative effect (excites modes) or positive impact (damping of modes) on the power system, oscillations must be measured and characterised. Using time – frequency methods, this paper presents work that has been conducted to extract features from low-frequency active power pulsations to determine the composition of oscillatory modes which may impact on dynamic stability. The paper proposes a combined wavelet-Prony method to extract modal components and determine damping factors. The method is exemplified using real data obtained from wind farm measurements.

Impact of Heat Pump Load on Distribution Networks

Heat pumps can provide domestic heating at a cost that is competitive with oil heating in particular. If the electricity supply contains a significant amount of renewable generation, a move from fossil fuel heating to heat pumps can reduce greenhouse gas emissions. The inherent thermal storage of heat pump installations can also provide the electricity supplier with valuable flexibility. The increase in heat pump installations in the UK and Europe in the last few years poses a challenge for low-voltage networks, due to the use of induction motors to drive the pump compressors. The induction motor load tends to depress voltage, especially on starting. The paper includes experimental results, dynamic load modelling, comparison of experimental results and simulation results for various levels of heat pump deployment. The simulations are based on a generic test network designed to capture the main characteristics of UK distribution system practice. The simulations employ DIgSlILENT to facilitate dynamic simulations that focus on starting current, voltage variations, active power, reactive power and switching transients.

Distribution Network Voltage Support Using Sensitivity-based Dispatch of Distributed Generation

This paper is concerned with the voltage and reactive power issues surrounding the connection of Distributed Generation (DG) on the low-voltage (LV) distribution network. The presented system-wide voltage control algorithm consists of three stages. Firstly available reactive power reserves are utilized. Then, if required, DG active power output is curtailed. Finally, curtailment of non-critical site demand is considered. The control methodology is tested on a variant of the 13-bus IEEE Node Radial Distribution Test Feeder. The presented control algorithm demonstrated that the distribution system operator (DSO) can maintain voltage levels within a desired statutory range by dispatching reactive power from DG or network devices. The practical application of the control strategy is discussed.

Pre-charging and DC Fault Ride-Through of Hybri MMC Based HVDC Systems

Compared to half-bridge based MMCs, full-bridge based systems have the advantage of blocking dc fault, but at the expense of increased power semiconductors and power losses. In view of the relationships among ac/dc voltages and currents in full-bridge based MMC with the negative voltage state, this paper provides a detailed analysis on the link between capacitor voltage variation and the maximum modulation index. A hybrid MMC, consisting of mixed half-bridge and full-bridge circuits to combine their respective advantages is investigated in terms of its pre-charging process and transient dc fault ride-through capability. Simulation and experiment results demonstrate the feasibility and validity of the proposed strategy for a full-bridge based MMC and the hybrid MMC.

Logic programming and fuzzy Monte Carlo for distribution network reconfiguration

This paper present a methodology to choose the distribution networks reconfiguration that presents the lower power losses. The proposed methodology is based on statistical failure and repair data of the distribution power system components and uses fuzzy-probabilistic modeling for system component outage parameters. The proposed hybrid method using fuzzy sets and Monte Carlo simulation based on the fuzzyprobabilistic models allows catching both randomness and fuzziness of component outage parameters. A logic programming algorithm is applied, once obtained the system states by Monte Carlo Simulation, to get all possible reconfigurations for each system state. To evaluate the line flows and bus voltages and to identify if there is any overloading, and/or voltage violation an AC load flow has been applied to select the feasible reconfiguration with lower power losses. To illustrate the application of the proposed methodology, the paper includes a case study that considers a 115 buses distribution network.

Optimal methodology for distribution systems reconfiguration based on OPF and solved by decomposition technique

This paper presents a new and efficient methodology for distribution network reconfiguration integrated with optimal power flow (OPF) based on a Benders decomposition approach. The objective minimizes power losses, balancing load among feeders and subject to constraints: capacity limit of branches, minimum and maximum power limits of substations or distributed generators, minimum deviation of bus voltages and radial optimal operation of networks. The Generalized Benders decomposition algorithm is applied to solve the problem. The formulation can be embedded under two stages; the first one is the Master problem and is formulated as a mixed integer non-linear programming problem. This stage determines the radial topology of the distribution network. The second stage is the Slave problem and is formulated as a non-linear programming problem. This stage is used to determine the feasibility of the Master problem solution by means of an OPF and provides information to formulate the linear Benders cuts that connect both problems. The model is programmed in GAMS. The effectiveness of the proposal is demonstrated through two examples extracted from the literature.

Controlo clássico vs. preditivo na regulação de frequência em sistemas de potência

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo Automação e Electrónica Industrial

Impacto da influência do ar novo na climatização de edifícios

Este trabalho surgiu do âmbito da Tese de Dissertação do Mestrado em Energias Sustentáveis do Instituto Superior de Engenharia do Porto, tendo o acompanhamento dos orientadores da empresa Laboratório Ecotermolab do Instituto de Soldadura e Qualidade e do Instituto Superior de Engenharia do Porto, de forma a garantir a linha traçada indo de acordo aos objectivos propostos. A presente tese abordou o estudo do impacto da influência do ar novo na climatização de edifícios, tendo como base de apoio à análise a simulação dinâmica do edifício em condições reais num programa adequado, acreditado pela norma ASHRAE 140-2004. Este trabalho pretendeu evidenciar qual o impacto da influência do ar novo na climatização de um edifício com a conjugação de vários factores, tais como, ocupação, actividades e padrões de utilização (horários), iluminação e equipamentos, estudando ainda a possibilidade do sistema funcionar em regime de “Free-Cooling”. O princípio partiu fundamentalmente por determinar até que ponto se pode climatizar recorrendo único e exclusivamente à introdução de ar novo em regime de “Free-Cooling”, através de um sistema tudo-ar de Volume de Ar Variável - VAV, sem o apoio de qualquer outro sistema de climatização auxiliar localizado no espaço, respeitando os caudais mínimos impostos pelo RSECE (Decreto-Lei 79/2006). Numa primeira fase foram identificados todos os dados relativos à determinação das cargas térmicas do edifício, tendo em conta todos os factores e contributos alusivos ao valor da carga térmica, tais como a transmissão de calor e seus constituintes, a iluminação, a ventilação, o uso de equipamentos e os níveis de ocupação. Consequentemente foram elaboradas diversas simulações dinâmicas com o recurso ao programa EnergyPlus integrado no DesignBuilder, conjugando variáveis desde as envolventes à própria arquitectura, perfis de utilização ocupacional, equipamentos e taxas de renovação de ar nos diferentes espaços do edifício em estudo. Obtiveram-se vários modelos de forma a promover um estudo comparativo e aprofundado que permitisse determinar o impacto do ar novo na climatização do edifício, perspectivando a capacidade funcional do sistema funcionar em regime de “Free-Cooling”. Deste modo, a análise e comparação dos dados obtidos permitiram chegar às seguintes conclusões: Tendo em consideração que para necessidades de arrefecimento bastante elevadas, o “Free-Cooling” diurno revelou-se pouco eficaz ou quase nulo, para o tipo de clima verificado em Portugal, pois o diferencial de temperatura existente entre o exterior e o interior não é suficiente de modo a tornar possível a remoção das cargas de forma a baixar a temperatura interior para o intervalo de conforto. Em relação ao “Free-Cooling” em horário nocturno ou pós-laboral, este revelou-se bem mais eficiente. Obtiveram-se prestações muito interessantes sobretudo durante as estações de aquecimento e meia-estação, tendo em consideração o facto de existir necessidades de arrefecimento mesmo durante a estação de aquecimento. Referente à ventilação nocturna, isto é, em períodos de madrugada e fecho do edifício, concluiu-se que tal contribui para um abaixamento do calor acumulado durante o dia nos materiais construtivos do edifício e que é libertado ou restituído posteriormente para os espaços em períodos mais tardios. De entre as seguintes variáveis, aumento de caudal de ar novo insuflado e o diferencial de temperatura existente entre o ar exterior e interior, ficou demonstrado que este último teria maior peso contributivo na remoção do calor. Por fim, é ponto assente que de um modo geral, um sistema de climatização será sempre indispensável devido a cargas internas elevadas, requisitos interiores de temperatura e humidade, sendo no entanto aconselhado o “Free- Cooling” como um opção viável a incorporar na solução de climatização, de forma a promover o arrefecimento natural, a redução do consumo energético e a introdução activa de ar novo.