Hybrid Method to Assess Sensitive Process Interruption Costs Due to Faults in Electric Power Distribution Networks

This paper shows a new hybrid method for risk assessment regarding interruptions in sensitive processes due to faults in electric power distribution systems. This method determines indices related to long duration interruptions and short duration voltage variations (SDVV), such as voltage sags and swells in each customer supplied by the distribution network. Frequency of such occurrences and their impact on customer processes are determined for each bus and classified according to their corresponding magnitude and duration. The method is based on information regarding network configuration, system parameters and protective devices. It randomly generates a number of fault scenarios in order to assess risk areas regarding long duration interruptions and voltage sags and swells in an especially inventive way, including frequency of events according to their magnitude and duration. Based on sensitivity curves, the method determines frequency indices regarding disruption in customer processes that represent equipment malfunction and possible process interruptions due to voltage sags and swells. Such approach allows for the assessment of the annual costs associated with each one of the evaluated power quality indices.

Assessing the competitiveness of loss allocation methods in a deregulated electricity market

This paper critically assesses several loss allocation methods based on the type of competition each method promotes. This understanding assists in determining which method will promote more efficient network operations when implemented in deregulated electricity industries. The methods addressed in this paper include the pro rata [1], proportional sharing [2], loss formula [3], incremental [4], and a new method proposed by the authors of this paper, which is loop-based [5]. These methods are tested on a modified Nordic 32-bus network, where different case studies of different operating points are investigated. The varying results obtained for each allocation method at different operating points make it possible to distinguish methods that promote unhealthy competition from those that encourage better system operation.

A hybrid planning method for transmission networks in a deregulated environment

The reconstruction of power industries has brought fundamental changes to both power system operation and planning. This paper presents a new planning method using multi-objective optimization (MOOP) technique, as well as human knowledge, to expand the transmission network in open access schemes. The method starts with a candidate pool of feasible expansion plans. Consequent selection of the best candidates is carried out through a MOOP approach, of which multiple objectives are tackled simultaneously, aiming at integrating the market operation and planning as one unified process in context of deregulated system. Human knowledge has been applied in both stages to ensure the selection with practical engineering and management concerns. The expansion plan from MOOP is assessed by reliability criteria before it is finalized. The proposed method has been tested with the IEEE 14-bus system and relevant analyses and discussions have been presented.

Comparison of BR and QR Eigenvalue Algorithms for Power System Small Signal Stability Analysis

The BR algorithm is a novel and efficient method to find all eigenvalues of upper Hessenberg matrices and has never been applied to eigenanalysis for power system small signal stability. This paper analyzes differences between the BR and the QR algorithms with performance comparison in terms of CPU time based on stopping criteria and storage requirement. The BR algorithm utilizes accelerating strategies to improve its performance when computing eigenvalues of narrowly banded, nearly tridiagonal upper Hessenberg matrices. These strategies significantly reduce the computation time at a reasonable level of precision. Compared with the QR algorithm, the BR algorithm requires fewer iteration steps and less storage space without depriving of appropriate precision in solving eigenvalue problems of large-scale power systems. Numerical examples demonstrate the efficiency of the BR algorithm in pursuing eigenanalysis tasks of 39-, 68-, 115-, 300-, and 600-bus systems. Experiment results suggest that the BR algorithm is a more efficient algorithm for large-scale power system small signal stability eigenanalysis.

But what if I don't want to wait forever?

We present an abstract model of the leader election protocol used in the IEEE 1394 High Performance Serial Bus standard. The model is expressed in the probabilistic Guarded Command Language. By formal reasoning based on this description, we establish the probability of the root contention part of the protocol successfully terminating in terms of the number of attempts to do so. Some simple calculations then allow us to establish an upper bound on the time taken for those attempts.

Building intelligence open systems (BIOS)

Os edifícios estão a ser construídos com um número crescente de sistemas de automação e controlo não integrados entre si. Esta falta de integração resulta num caos tecnológico, o que cria dificuldades nas três fases da vida de um edifício, a fase de estudo, a de implementação e a de exploração. O desenvolvimento de Building Automation System (BAS) tem como objectivo assegurar condições de conforto, segurança e economia de energia. Em edifícios de grandes dimensões a energia pode representar uma percentagem significativa da factura energética anual. Um BAS integrado deverá contribuir para uma diminuição significativa dos custos de desenvolvimento, instalação e gestão do edifício, o que pode também contribuir para a redução de CO2. O objectivo da arquitectura proposta é contribuir para uma estratégia de integração que permita a gestão integrada dos diversos subsistemas do edifício (e.g. aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC), iluminação, segurança, etc.). Para realizar este controlo integrado é necessário estabelecer uma estratégia de cooperação entre os subsistemas envolvidos. Um dos desafios para desenvolver um BAS com estas características consistirá em estabelecer a interoperabilidade entre os subsistemas como um dos principais objectivos a alcançar, dado que o fornecimento dos referidos subsistemas assenta normalmente numa filosofia multi-fornecedor, sendo desenvolvidos usando tecnologias heterogéneas. Desta forma, o presente trabalho consistiu no desenvolvimento de uma plataforma que se designou por Building Intelligence Open System (BIOS). Na implementação desta plataforma adoptou-se uma arquitectura orientada a serviços ou Service Oriented Architecture (SOA) constituída por quatro elementos fundamentais: um bus cooperativo, denominado BIOSbus, implementado usando Jini e JavaSpaces, onde todos os serviços serão ligados, disponibilizando um mecanismo de descoberta e um mecanismo que notificada as entidades interessadas sobre alterações do estado de determinado componente; serviços de comunicação que asseguram a abstracção do Hardware utilizado da automatização das diversas funcionalidades do edifício; serviços de abstracção de subsistemas no acesso ao bus; clientes, este podem ser nomeadamente uma interface gráfica onde é possível fazer a gestão integrada do edifício, cliente de coordenação que oferece a interoperabilidade entre subsistemas e os serviços de gestão energética que possibilita a activação de algoritmos de gestão racional de energia eléctrica.

On the Problem of Balancing the DC Capacitor Voltage Divider in Back-to-Back Multilevel Converters

This paper presents a new generalized solution for DC bus capacitors voltage balancing in back-to-back m level diode-clamped multilevel converters connecting AC networks. The solution is based on the DC bus average power flow and exploits the switching configuration redundancies. The proposed balancing solution is particularized for the back-to-back multilevel structure with m=5 levels. This back-to-back converter is studied working with bidirectional power flow, connecting an induction machine to the power grid.

A practical approach for profit-based unit commitment with emission limitations

This paper proposes a practical approach for profit-based unit commitment (PBUC) with emission limitations. Under deregulation, unit commitment has evolved from a minimum-cost optimisation problem to a profit-based optimisation problem. However, as a consequence of growing environmental concern, the impact of fossil-fuelled power plants must be considered, giving rise to emission limitations. The simultaneous address of the profit with the emission is taken into account in our practical approach by a multiobjective optimisation (MO) problem. Hence, trade-off Curves between profit and emission are obtained for different energy price profiles, in a way to aid decision-makers concerning emission allowance trading. Moreover, a new parameter is presented, ratio of change, and the corresponding gradient angle, enabling the proper selection of a compromise commitment for the units. A case study based on the standard IEEE 30-bus system is presented to illustrate the proficiency Of Our practical approach for the new competitive and environmentally constrained electricity supply industry.

Unit Commitment in a Competitive and Emission Constrained Environment

This paper is on the unit commitment problem, considering not only the economic perspective, but also the environmental perspective. We propose a bi-objective approach to handle the problem with conflicting profit and emission objectives. Numerical results based on the standard IEEE 30-bus test system illustrate the proficiency of the proposed approach.

Controlo de tráfego

O crescente número de automóveis nas ruas das grandes cidades, assim como o crescente número de transportes urbanos para atender o crescimento das populações, veio fazer com que as cidades cada vez mais fiquem mais congestionadas e mais propícias para acidentes envolvendo viaturas e peões. Devido a isso, foram criados sistemas de controlo de tráfego capazes de melhorar o tráfego urbano nas cidades, sem deixar de lado as preocupações com os peões e nem com as emissões de poluentes para o ar. Baseado nesse cenário, este trabalho tem como objetivo abordar as possíveis soluções existentes no mercado para melhorar o fluxo das viaturas, principalmente dos transportes colectivos, com prioridades para viaturas de emergências e autocarros, assim como, as passagens de peões, e sistemas de mobilidade urbana. Desempenho do transporte público pode ser melhorado através de um melhor controlo e gerenciamento de tráfego em geral. Nos testes realizados em campo: foi medida a velocidade de viagem do autocarro no cruzamento fixo (Praça de Espanha), e correlacionando-os com intervalos do ciclo dos semáforos para este cruzamento. A flexibilidade do controlador actuando, com o auxílio de detectores de veículos, sendo capaz de variar os intervalos dentro do ciclo, bem como o volume de carros e de prestações em velocidade de viagem do autocarro. Resultados mostram que, durante o período em estudo, os benefícios de velocidade da viagem do autocarro, seria possível, através de um verdadeiro controlo de tempo feedback de cooperação entre as áreas urbanas de controlo de tráfego (Gertrude) e do sistema de localização de veículos de transportes públicos (SAEIP). Ao longo prazo, sugerimos a implantação de um sistema integrado. Fazendo com que o volume no carro seja reduzido. Este efeito leva também, a um aumento da velocidade comercial do autocarro urbano, da mesma forma como foi proposto em nossa experiência.

Porto: cidade amiga das pessoas idosas. Um estudo centrado na perspectiva de idosos das freguesias de S. Nicolau e Sé

Uma cidade amiga das pessoas idosas é um meio urbano onde são proporcionadas condições de saúde, segurança e participação que permitem às pessoas mais velhas envelhecerem activamente e viverem com dignidade. A nossa investigação, de natureza qualitativa e exploratória, teve como objectivo verificar se a cidade do Porto possui características de uma cidade amiga das pessoas idosas, na perspectiva de idosos residentes neste meio urbano. Para tal, realizamos dois focus groups com idosos habitantes nas Freguesias de S. Nicolau e Sé, seleccionados a partir de uma amostragem por conveniência, tendo sido utilizado um guião de entrevista constituído pelas categorias: espaços exteriores e edifícios; transportes; habitação; respeito e inclusão social; participação social; participação cívica e emprego; comunicação e informação; apoio comunitário e serviços de saúde. No nosso estudo, foi possível constatar que os participantes, apesar de se manifestarem genericamente satisfeitos com a sua vida na cidade do Porto e identificarem algumas características desse meio urbano que podem ser consideradas como amigas das pessoas idosas, descreveram um vasto conjunto de condições da cidade que limitam o seu quotidiano. Neste sentido, relativamente aos espaços exteriores, para além de os caracterizarem como inseguros quanto ao crime, reconheceram essencialmente limitações à sua mobilidade e segurança física, tais como os declives acentuados e as irregularidades do terreno de certos passeios, o curto período de tempo proporcionado para que sejam atravessadas algumas passadeiras e o aglomerar de lixo e estacionamento de veículos em locais destinados a peões. Adicionalmente, os participantes manifestaram-se insatisfeitos com o número de autocarros e paragens disponíveis na sua freguesia e identificaram nas habitações existentes na cidade do Porto um elevado nível de degradação estrutural e uma falta generalizada de condições de conforto, acessibilidade e protecção face a condições atmosféricas. Em oposição, foi possível verificar que a maior parte dos participantes se sente respeitado e incluído nas actividades e eventos realizados na sua comunidade. Da mesma forma, mostraram-se satisfeitos com a variedade de actividades em que têm oportunidade de participar, incluindo actividades de voluntariado e trabalho não remunerado. Aspectos característicos de uma cidade amiga do idoso, tais como a aglomeração geográfica dos edifícios públicos e lojas e a existência de serviços de apoio comunitário foram também identificados.

Porto: cidade amiga das pessoas idosas: um estudo centrado na perspectiva de idosos das freguesias de Miragaia e Vitória

O presente estudo, de natureza qualitativa e exploratório, teve como objectivo verificar se a cidade do Porto possui características de uma cidade amiga das pessoas idosas, na perspectiva de idosos residentes neste meio urbano. Uma cidade amiga das pessoas idosas estimula um envelhecimento activo e com dignidade ao optimizar oportunidades para a saúde, participação e segurança. Foram realizados dois focus groups com pessoas idosas habitantes das Freguesias da Vitória e Miragaia, seleccionados a partir de uma amostragem por conveniência, recorrendo-se a um guião de entrevista constituído pelas seguintes categorias: espaços exteriores e edifícios; transportes; habitação; respeito e inclusão social; participação social; participação cívica e emprego; comunicação e informação; apoio comunitário e serviços de saúde. Desta forma, foi possível verificar que, apesar dos participantes identificarem um conjunto de condições que podem ser consideradas amigas das pessoas idosas, a maior parte das características referidas foram encaradas como negativas e com um impacto considerável no seu quotidiano. A participação social, os meios de informação disponíveis e os serviços comunitários são as condições perante as quais os participantes demonstram maior satisfação. Pelo contrário, em relação aos espaços exteriores, referem aspectos, como os grandes declives, as más condições dos pavimentos, os obstáculos nos passeios e a acumulação de lixo, que contribuem para um ambiente desagradável e inseguro. Quanto aos transportes, as modificações na identificação dos veículos, as alterações nos percursos, a pouca consciencialização dos motoristas em relação às necessidades dos mais velhos e as condições das paragens são os principais factores destacados, enquanto as habitações são consideradas antigas e com más condições estruturais e de acesso. De uma forma geral, estes idosos consideram-se pouco reconhecidos e desrespeitados pelos mais jovens e deparam-se com grandes dificuldades no acesso a actividades laborais e de voluntariado.

A congestion management and transmission price simulator for competitive electricity markets

In a liberalized electricity market, the Transmission System Operator (TSO) plays a crucial role in power system operation. Among many other tasks, TSO detects congestion situations and allocates the payments of electricity transmission. This paper presents a software tool for congestion management and transmission price determination in electricity markets. The congestion management is based on a reformulated Optimal Power Flow (OPF), whose main goal is to obtain a feasible solution for the re-dispatch minimizing the changes in the dispatch proposed by the market operator. The transmission price computation considers the physical impact caused by the market agents in the transmission network. The final tariff includes existing system costs and also costs due to the initial congestion situation and losses costs. The paper includes a case study for the IEEE 30 bus power system.

Fast optimum-predictive control and capacitor voltage balancing strategy for bipolar back-to-back NPC converters in high-voltage direct current transmission systems

Multilevel power converters have been introduced as the solution for high-power high-voltage switching applications where they have well-known advantages. Recently, full back-to-back connected multilevel neutral point diode clamped converters (NPC converter) have been used inhigh-voltage direct current (HVDC) transmission systems. Bipolar-connected back-to-back NPC converters have advantages in long-distance HVDCtransmission systems over the full back-to-back connection, but greater difficulty to balance the dc capacitor voltage divider on both sending and receiving end NPC converters. This study shows that power flow control and dc capacitor voltage balancing are feasible using fast optimum-predictive-based controllers in HVDC systems using bipolar back-to-back-connected five-level NPC multilevel converters. For both converter sides, the control strategytakes in account active and reactive power, which establishes ac grid currents in both ends, and guarantees the balancing of dc bus capacitor voltages inboth NPC converters. Additionally, the semiconductor switching frequency is minimised to reduce switching losses. The performance and robustness of the new fast predictive control strategy, and its capability to solve the DC capacitor voltage balancing problem of bipolar-connected back-to-back NPCconverters are evaluated.

Real-time energy resources scheduling considering intensive wind penetration

The use of distributed energy resources, based on natural intermittent power sources, like wind generation, in power systems imposes the development of new adequate operation management and control methodologies. A short-term Energy Resource Management (ERM) methodology performed in two phases is proposed in this paper. The first one addresses the day-ahead ERM scheduling and the second one deals with the five-minute ahead ERM scheduling. The ERM scheduling is a complex optimization problem due to the high quantity of variables and constraints. In this paper the main goal is to minimize the operation costs from the point of view of a virtual power player that manages the network and the existing resources. The optimization problem is solved by a deterministic mixedinteger non-linear programming approach. A case study considering a distribution network with 33 bus, 66 distributed generation, 32 loads with demand response contracts and 7 storage units and 1000 electric vehicles has been implemented in a simulator developed in the field of the presented work, in order to validate the proposed short-term ERM methodology considering the dynamic power system behavior.