Techno-Economic Feasibility of Novel On-Line Condition Monitoring Methods in Low Voltage Distribution Networks

The focus in this thesis is to study both technical and economical possibilities of novel on-line condition monitoring techniques in underground low voltage distribution cable networks. This thesis consists of literature study about fault progression mechanisms in modern low voltage cables, laboratory measurements to determine the base and restrictions of novel on-line condition monitoring methods, and economic evaluation, based on fault statistics and information gathered from Finnish distribution system operators. This thesis is closely related to master’s thesis “Channel Estimation and On-line Diagnosis of LV Distribution Cabling”, which focuses more on the actual condition monitoring methods and signal theory behind them.

Tasasähköverkon modulaarisen vaihtosuuntaajan rakenne- ja kustannusanalyysi

Diplomityössä tarkastellaan tapausta, jossa tasasähköverkon vaihtosuuntaaja toteutetaan kolmella yksivaiheisella suuntaajalla yhden kolmivaiheisen sijaan. Modulaarinen rakenne mahdollistaa sen, että osa vaiheista voitaisiin sammuttaa kun kuormitus on erittäin pientä eikä kuorma ole kolmivaiheista. Galvaaninen erotus oletetaan tehtävän erottavalla DC-DC -konvertterilla, joka mahdollistaa samalla vaihtosuuntaajan DC-syöttöjännitteen muuttamisen. Työssä tutkitaan, mitkä tekijät vaikuttavat DC-syöttöjännitteen valintaan sekä tehdään valinta kyseisen jännitteen arvolle. Valittua jännitetasoa käytetään vaihtosuuntaajan suunnittelemiseen. Vaihtosuuntaajan rakennetta tarkastellaan vaihtosuuntaussillan kytkinkomponenttien sekä lähtöjännitteen suotimen osalta. Yksivaiheiselle moduulille määritetään optimaalinen teholuokka investointi- ja käyttökustannusten kannalta. Tarkastelu pitää sisällään erilaisten transistoritekniikkojen, kytkentätaajuuksien sekä kahden suodintyypin vaikutuksen kustannustehokkuuteen.

Active inverter output filtering methods

Frequency converters are widely used in the industry to enable better controllability and efficiency of variable speed AC motor drives. Despite these advantages, certain challenges concerning the inverter and motor interfacing have been present for decades. As insulated gate bipolar transistors entered the market, the inverter output voltage transition rate significantly increased compared with their predecessors. Inverters operate based on pulse width modulation of the output voltage, and the steep voltage edge fed by the inverter produces a motor terminal overvoltage. The overvoltage causes extra stress to the motor insulation, which may lead to a prematuremotor failure. The overvoltage is not generated by the inverter alone, but also by the sum effect of the motor cable length and the impedance mismatch between the cable and the motor. Many solutions have been shown to limit the overvoltage, and the mainstream products focus on passive filters. This doctoral thesis studies an alternative methodology for motor overvoltage reduction. The focus is on minimization of the passive filter dimensions, physical and electrical, or better yet, on operation without any filter. This is achieved by additional inverter control and modulation. The studied methods are implemented on different inverter topologies, varying in nominal voltage and current.For two-level inverters, the studied method is termed active du/dt. It consists of a small output LC filter, which is controlled by an independent modulator. The overvoltage is limited by a reduced voltage transition rate. For multilevel inverters, an overvoltage mitigation method operating without a passive filter, called edge modulation, is implemented. The method uses the capability of the inverter to produce two switching operations in the same direction to cancel the oscillating voltages of opposite phases. For parallel inverters, two methods are studied. They are both intended for two-level inverters, but the first uses individual motor cables from each inverter while the other topology applies output inductors. The overvoltage is reduced by interleaving the switching operations to produce a similar oscillation accumulation as with the edge modulation. The implementation of these methods is discussed in detail, and the necessary modifications to the control system of the inverter are presented. Each method is experimentally verified by operating industrial frequency converters with the modified control. All the methods are found feasible, and they provide sufficient overvoltage protection. The limitations and challenges brought about by the methods are discussed.

Tasasähkönjakeluverkon vaihtosuuntaajan pulssintiheysmoduloidun pääteasteen ja prototyypin toteutus

Työssä esiteltävä laite on osa DC-AC hakkuria, jolla muodostetaan 750 V tasajännitteestä yksivaiheista (230 VRMS, 50 Hz) galvaanisesti erotettua verkkojännitettä. Tasajännite muunnetaan resonanssikonvertterilla korkeataajuiseksi vaihtojännitteeksi, joka johdetaan erotusmuuntajaan. Galvaanisen erotuksen jälkeen korkeataajuisesta vaihtojännitteestä muodostetaan suoraan verkkotaajuista vaihtojännitettä työssä esiteltävällä syklokonvertterilla. Suunnittelussa on pyritty minimoimaan häviöt mahdollisimman tarkkaan, jotta laite olisi kilpailukykyinen ei-galvaanisesti erottavien konverttereiden kanssa. Tämä on toteutettu käyttämällä mahdollisimman vähän komponentteja virran kulkureitillä sekä soveltamalla pehmeää kytkentää kaikissa tilanteissa. Lopuksi esitellään prototyyppi, jonka tarkoitus oli selvittää laitteen toiminta ja ongelmakohdat käytännössä.

Fatores Prognósticos para o Óbito Perinatal em Gestações com Diástole Zero ou Reversa na Dopplervelocimetria das Artérias Umbilicais

Objetivos: estudar os fatores prognósticos para o óbito perinatal em gestações com diagnóstico de diástole zero (DZ) ou reversa (DR) na dopplervelocimetria das artérias umbilicais. Métodos: foram analisadas retrospectivamente 204 gestantes com DZ ou DR, sendo realizados os exames de cardiotocografia, perfil biofísico fetal, índice do líquido amniótico e dopplervelocimetria do ducto venoso e das artérias umbilicais, uterinas, aorta e cerebral média. Em 170 casos foi aplicado o modelo de regressão logística para determinar a variável com melhor acurácia na predição do óbito perinatal. Resultados: a mortalidade foi de 28 casos de óbito fetal (13,7%) e 45 de óbito pós-natal (22,1%). Houve correlação significativa entre os óbitos e as variáveis analisadas. A proporção de óbitos no grupo com recém-nascidos de peso inferior a 1.000 g foi de 74,7% e no grupo com idade gestacional inferior a 31 semanas, de 66,3%. Na regressão logística, o peso do recém-nascido foi a melhor variável capaz de predizer o óbito perinatal (p<0,0001), permitindo a elaboração de uma curva de probabilidade de óbito de acordo com esta variável. Conclusões: a DZ ou DR representam um grave comprometimento fetal, cujo risco para óbito perinatal está relacionado principalmente ao peso do RN e à idade gestacional inferior a 31 semanas.

Modelo Matemático para Predição da Acidose Metabólica no Nascimento em Gestações com Diástole Zero ou Reversa

Objetivos: elaborar modelo matemático baseado em parâmetros da cardiotocografia (CTG) anteparto de repouso para predição da acidose metabólica no nascimento, caracterizada por valores do excesso de bases (BE) inferiores a -10 mEq/L, em gestações com diagnóstico de diástole zero (DZ) ou reversa (DR) na dopplervelocimetria das artérias umbilicais. Métodos: foi estudada a última cardiotocografia de 127 gestantes de alto risco com diagnóstico de DZ ou DR, pela análise visual do traçado. Os parâmetros da CTG estudados foram a variabilidade da FCF, acelerações transitórias, desacelerações e padrão pseudo-sinusoidal. Entre as características da gravidez foram analisadas a idade gestacional, o intervalo em dias entre o diagnóstico da DZ ou DR e o parto. O modelo de regressão logística foi aplicado na determinação do melhor modelo matemático para predição da acidose. Resultados: a acidose metabólica ocorreu em 51 casos (40,2%). O modelo matemático para predição da acidose contemplou os seguintes parâmetros: intervalo em dias entre o diagnóstico da DZ ou DR e o parto (X1), idade gestacional em semanas (X2), variabilidade da FCF <5 bpm (X3) e variabilidade da FCF entre 5 e 9 bpm (X4). As variáveis de análise da variabilidade receberam valor 1 quando presente e valor 0 quando ausente. O coeficiente z foi calculado pela seguinte fórmula: z = 2,2348 + (-0,0117 X1) + (-0,09 X2) + (1,9552 X3) + (-0,4474 X4). Aplicando-se a expressão p = e z/(1 + e z), a probabilidade (p) foi calculada. Conclusões: o modelo matemático apresentado permite calcular a probabilidade da ocorrência de acidose metabólica no nascimento, em gestações com DZ ou DR, a partir da análise visual da cardiotocografia anteparto de repouso.

Fatores preditores para o óbito neonatal em gestações com diástole zero ou reversa na doplervelocimetria da artéria umbilical

OBJETIVO: avaliar os fatores de risco antenatais e pós-natais para o óbito neonatal em gestações com diástole zero (DZ) ou reversa (DR) na doplervelocimetria da artéria umbilical. MÉTODOS: estudo transversal, retrospectivo, inferencial, a partir de 48 prontuários de gestações únicas com DZ ou DR, idade gestacional entre 24 e 34 semanas, em uma maternidade no Nordeste do Brasil. A média de idade foi de 27,3 anos (DP: 7,9). Vinte (41,7%) eram primigestas. Síndromes hipertensivas foram observadas em 44 (91,7%) casos. Trinta e cinco (72,9%) apresentavam DZ e 13 (27,1%) DR. Procedeu-se inicialmente à análise univariada (teste t de Student e teste Exato de Fisher), relacionando os parâmetros com o desfecho avaliado (óbito neonatal). As variáveis que apresentaram associação significativa foram incluídas no modelo de regressão logística (Estatística de Wald). O nível de significância utilizado foi de 5%. RESULTADOS: a mortalidade perinatal foi de 64,6% (31/48). Ocorreram cinco óbitos fetais e 26 neonatais. A média de idade gestacional no momento do diagnóstico foi de 27,9 (DP: 2,8) semanas. A resolução da gestação antes de 24 horas após o diagnóstico ocorreu em 52,1% dos casos. Parto abdominal foi realizado em 85,4% dos casos. Os recém-nascidos pesaram em média 975,9 g (DP: 457,5). Vinte e quatro (57,1%) apresentaram Apgar menor que 7 no primeiro minuto e 21,4%, no quinto. A idade gestacional no momento do diagnóstico, o peso ao nascer e o Apgar de primeiro minuto revelaram-se variáveis significativamente relacionadas com o óbito neonatal (valores de p foram, respectivamente, 0,008; 0,004 e 0,020). As razões de chance foi de 6,6; 25,3 e 13,8 para o óbito neonatal, quando o diagnóstico foi estabelecido até a 28ª semana, peso <1000 g e Apgar < 7, respectivamente. CONCLUSÕES: idade gestacional no momento do diagnóstico, peso ao nascer e Apgar de primeiro minuto foram fatores capazes de predizer o óbito neonatal em gestações com DZ ou DR na doplervelocimetria da artéria umbilical.

Análise interactômica da VDAC (voltage-dependent anion selective channel) nos cérebros aviar, bovino e murino

A VDAC é a proteína mais abundante na membrana mitocondrial externa. Exerce o controle da atividade desta organela através da regulação da troca de metabólitos e tem função crucial no mecanismo de apoptose. Em nosso caso, os estudos dos complexos protéicos, das interações entre a VDAC e outras proteínas presentes no interior do neurônio que auxiliam na manutenção das funções das organelas e da célula, fazem parte da chamada interactômica. O presente estudo determinou o interactoma do complexo protéico Hexoquinase-VDAC-ANT presente em cérebros murino, bovino e aviar. Nosso objetivo foi identificar se as expressões diferenciadas da VDAC1 e VDAC2 verificadas nos cérebros murino, aviar e bovino, estão associadas a diferenças nos interactomas dessas proteínas. Este estudo revelou que as espécies aviar e bovina apresentaram o maior número de complexos protéicos contendo VDACs (5) quando comparadas com os neurônios de rato (1), o que é indicativo de uma cinética diferencial de montagem ou desmontagem do complexo. Além disso, a VDAC mitocondrial neuronal aviar também interage com mais proteínas em relação à VDAC mitocondrial neuronal bovina, o que é resultado de uma composição de subunidades diferenciada. Tais resultados indicam diferenças significativas quanto ao metabolismo energético e apoptótico no cérebro aviar, bovino e murino, existindo interações diferenciais da VDAC no cérebro aviar.

Aktiivisen verkkosillan tuottaman yhteismuotoisen jännitteen vaimentaminen kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä, taajuusmuuttajatopologiassa

Pulssinleveysmoduloidun vaihtosuuntaajan hyötysuhteen parantaminen ja kytkentätaajuuden suurentaminen ovat johtaneet lähtöjännitteen suuritaajuiseen taajuussisältöön kaksitasoisessa, jännitevälipiirillisessä taajuusmuuttajatopologiassa. Kasvava tarve siirtää tehoa myös verkkoon päin on lisännyt aktiivisen verkkosillan käyttöä. Kaksitasoisen aktiivisen verkkosillan vaikutuksesta DC-välipiirin keskipisteen ja kolmivaiheisen kuorman tähtipisteen välinen jännite on nollasta poikkeava aiheuttaen suurentuneen yhteismuotoisen jännitteen taajuusmuuttajan lähtöön ja verkon puolelle. Lisäksi yhteismuotoisten jännitteiden aiheuttamat kytkentätaajuiset häiriövirrat voivat aiheuttaa vikavirtasuojien tahatonta laukeamista, vaikeuttaa EMC-standardien vaatimusten täyttämistä, lisätä moottorin käämieristyksien rasitusta ja mahdollisuutta moottorin laakerivaurioille. Diplomityössä tutkitaan aktiivisen ja passiivisen verkkosillan tuottamaa yhteismuotoista jännitettä simuloinneilla. Esitellään aikaisempaa tutkimustietoa yhteismuotoisen jännitteen ja virran vaimennusratkaisuista aktiivista verkkosiltaa käytettäessä. Tutkimustiedon pohjalta suunnitellaan koelaitteistolle soveltuva suodin. Suotimen toiminta testataan simuloinnein sekä kokeellisin mittauksin. Tehdyt mittaukset osoittavat, että suunniteltu suodin vaimentaa yhteismuotoista jännitettä noin 20 dB verkkosillan kytkentätaajuudella ja tämän jälkeen yli 20 dB/dekadi taajuuteen 100 kHz asti. Lisäksi yhteismuotoisen virran suuruus syöttökaapelin kautta pieneni ehdotetun suotimen vaikutuksesta.

Kestomagneettitahtikonekäyttöjen erot

Permanent magnet drives with nominal power over 10 kW were not a cost-sufficient system 25 years ago due to high material expenses. The improvements in motor drives, the rise in competition and the tightening of standards and regulations have caused that the PM-drives are more and more common in the over 10 kW nominal power range. The goal of this thesis is to research the performance in relation to nominal power of a PM-drive technique that is vastly increasing its popularity in fan related devices. The studied motor technique brushless direct current drive (BLDC) consists of a voltage source inverter, permanent motor and six-step-control. The reference drive is a brushless alternating current drive (BLAC) which consists of a VSI, PM and a hysteresis control. As a conclusion there are no major obstacles that would impede the BLDC-drive technique from expanding to larger power stages. The following factors must be taken into consideration when designing a BLDC-drive: motor’s current change rate, inverter switching frequency, motor’s nominal electric frequency, phase inductance and the current handling capability of the inverter. The fluctuating material costs create instability to the end prices of PM-motors that can in the worst case lead to diminished interest towards BLDC- and PM-drives in general.

Prediction of market switching and delisting events from OMX First North Nordic multilateral stock exchange

This thesis studies the predictability of market switching and delisting events from OMX First North Nordic multilateral stock exchange by using financial statement information and market information from 2007 to 2012. This study was conducted by using a three stage process. In first stage relevant theoretical framework and initial variable pool were constructed. Then, explanatory analysis of the initial variable pool was done in order to further limit and identify relevant variables. The explanatory analysis was conducted by using self-organizing map methodology. In the third stage, the predictive modeling was carried out with random forests and support vector machine methodologies. It was found that the explanatory analysis was able to identify relevant variables. The results indicate that the market switching and delisting events can be predicted in some extent. The empirical results also support the usability of financial statement and market information in the prediction of market switching and delisting events.

Sementes recalcitrantes: intolerantes a baixas temperaturas? Embriões recalcitrantes de Inga vera Willd. subsp. affinis (DC.) T. D. Penn. toleram temperatura sub-zero

Sementes recalcitrantes são intolerantes à dessecação e a baixas temperaturas, que são as principais formas de conservação de sementes e, portanto, são de difícil armazenamento. Inga vera subsp. affinis produz sementes denominadas recalcitrantes, uma vez que não toleram redução do teor de água para valores inferiores a 35%. Neste trabalho é demonstrada a tolerância desses embriões a temperatura de -2 ºC. Embriões de I. vera de diferentes estádios de maturação foram armazenados por até 45 dias nas temperaturas de 8 ºC a -18 ºC, com ou sem secagens prévias até -4,0 e -6,0 MPa. Os resultados permitiram observar que, embora nenhum tratamento tenha proporcionado resistância à temperatura de -18 ºC, a secagem dos embriões maduros a -4 MPa proporcionou maior tolerância à redução de temperatura até níveis de congelamento da água (-2 ºC).

Fast and slow voltage modulation of apical Cl- permeability in toad skin at high [K+]

The influence of voltage on the conductance of toad skin was studied to identify the time course of the activation/deactivation dynamics of voltage-dependent Cl- channels located in the apical membrane of mitochondrion-rich cells in this tissue. Positive apical voltage induced an important conductance inhibition which took a few seconds to fully develop and was instantaneously released by pulse inversion to negative voltage, indicating a short-duration memory of the inhibiting factors. Sinusoidal stimulation at 23.4 mM [Cl-] showed hysteresis in the current versus voltage curves, even at very low frequency, suggesting that the rate of voltage application was also relevant for the inhibition/releasing effect to develop. We conclude that the voltage modulation of apical Cl- permeability is essentially a fast process and the apparent slow components of activation/deactivation obtained in the whole skin are a consequence of a gradual voltage build-up across the apical membrane due to voltage sharing between apical and basolateral membranes