Aplicação de sistema especialista para localização de defeitos em redes de distribuição.

Com o objetivo de orientar e agilizar a busca do local de curto circuitos em redes primárias aéreas de distribuição de energia, esta pesquisa propõe uma metodologia para localização de áreas com maior probabilidade de ser sede do defeito, utilizando variáveis Heurísticas. A metodologia Heurística se aplica em problemas que envolvem variáveis com incertezas, que podem ser avaliadas por meio de recursos empíricos e na experiência de especialistas. Dentre as variáveis influentes no cálculo de curto circuito, foram consideradas como mais relevantes: a resistência de defeito, a tensão pré falta, a impedância do sistema equivalente a montante da subestação e a impedância da rede. A metodologia proposta se fundamenta no conhecimento das correntes e tensões oscilografadas no barramento da subestação por ocasião da ocorrência de um curto circuito e, por outro lado no pré-calculo de correntes de curto circuito heurísticas ao longo da rede. No âmbito da pesquisa foram realizados testes de campo para levantamento da variável heurística resistência de defeito, resumidos neste texto e documentados no CD - ROM em anexo. Foi desenvolvido um software que permitiu a efetiva aplicação da proposta desta pesquisa em vários alimentadores de uma Distribuidora, cujos resultados comprovaram a eficiência da metodologia.

Sistema inteligente baseado em decomposição por componentes ortogonais e inferência fuzzy para localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia elétrica com geração distribuída

Os sistemas elétricos de potência modernos apresentam inúmeros desafios em sua operação. Nos sistemas de distribuição de energia elétrica, devido à grande ramificação, presença de extensos ramais monofásicos, à dinâmica das cargas e demais particularidades inerentes, a localização de faltas representa um dos maiores desafios. Das barreiras encontradas, a influência da impedância de falta é uma das maiores, afetando significativamente a aplicação dos métodos tradicionais na localização, visto que a magnitude das correntes de falta é similar à da corrente de carga. Neste sentido, esta tese objetivou desenvolver um sistema inteligente para localização de faltas de alta impedância, o qual foi embasado na aplicação da técnica de decomposição por componentes ortogonais no pré-processamento das variáveis e inferência fuzzy para interpretar as não-linearidades do Sistemas de Distribuição com presença de Geração Distribuída. Os dados para treinamento do sistema inteligente foram obtidos a partir de simulações computacionais de um alimentador real, considerando uma modelagem não-linear da falta de alta impedância. O sistema fuzzy resultante foi capaz de estimar as distâncias de falta com um erro absoluto médio inferior a 500 m e um erro absoluto máximo da ordem de 1,5 km, em um alimentador com cerca de 18 km de extensão. Tais resultados equivalem a um grau de exatidão, para a maior parte das ocorrências, dentro do intervalo de ±10%.

Aplicações híbridas entre sistemas multiagentes e técnicas de inteligência artificial para redes inteligentes de distribuição de energia elétrica

Os smart grids representam a nova geração dos sistemas elétricos de potência, combinando avanços em computação, sistemas de comunicação, processos distribuídos e inteligência artificial para prover novas funcionalidades quanto ao acompanhamento em tempo real da demanda e do consumo de energia elétrica, gerenciamento em larga escala de geradores distribuídos, entre outras, a partir de um sistema de controle distribuído sobre a rede elétrica. Esta estrutura modifica profundamente a maneira como se realiza o planejamento e a operação de sistemas elétricos nos dias de hoje, em especial os de distribuição, e há interessantes possibilidades de pesquisa e desenvolvimento possibilitada pela busca da implementação destas funcionalidades. Com esse cenário em vista, o presente trabalho utiliza uma abordagem baseada no uso de sistemas multiagentes para simular esse tipo de sistema de distribuição de energia elétrica, considerando opções de controle distintas. A utilização da tecnologia de sistemas multiagentes para a simulação é baseada na conceituação de smart grids como um sistema distribuído, algo também realizado nesse trabalho. Para validar a proposta, foram simuladas três funcionalidades esperadas dessas redes elétricas: classificação de cargas não-lineares; gerenciamento de perfil de tensão; e reconfiguração topológica com a finalidade de reduzir as perdas elétricas. Todas as modelagens e desenvolvimentos destes estudos estão aqui relatados. Por fim, o trabalho se propõe a identificar os sistemas multiagentes como uma tecnologia a ser empregada tanto para a pesquisa, quanto para implementação dessas redes elétricas.

Logística operacional: alocação de bases operacionais em distribuição de energia elétrica.

Ser eficiente é um requisito para a sustentabilidade das empresas concessionárias de distribuição de energia elétrica no Brasil. A busca pela eficiência deve estar em harmonia com a melhoria contínua da qualidade, da segurança e da satisfação dos consumidores e das partes envolvidas. O desafio de atender múltiplos objetivos requer que as empresas do setor desenvolvam soluções inovadoras, com a mudança de processos, tecnologia, estrutura e a capacitação das pessoas. Desenvolver um modelo operacional eficiente e uma gestão rigorosa dos custos são fatores-chave para o sucesso das empresas, considerando o contexto regulatório de revisão tarifária que incentiva a melhoria do desempenho. O modelo operacional é definido a partir da organização logística dos recursos para atendimento da demanda de serviços, que define também os custos fixos e variáveis de pessoal (salário, horas extras, refeições), infraestrutura (manutenção de prédios, ferramentas e equipamentos) e deslocamentos (manutenção de veículos, combustível), por exemplo. A melhor alocação e o melhor dimensionamento de bases operacionais possibilitam a redução dos custos com deslocamento e infraestrutura, favorecendo o aproveitamento da força de trabalho em campo, a melhoria do atendimento dos clientes e da segurança dos colaboradores. Este trabalho apresenta uma metodologia de otimização de custos através da alocação de bases e equipes operacionais, com o modelamento matemático dos objetivos e restrições do negócio e a aplicação de algoritmo evolutivo para busca das melhores soluções, sendo uma aplicação de Pesquisa Operacional, no campo da Localização de Instalações, em distribuição de energia elétrica. O modelo de otimização desenvolvido possibilita a busca pelo ponto de equilíbrio ótimo que minimiza o custo total formado pelos custos de infraestrutura, frota (veículos e deslocamentos) e pessoal. O algoritmo evolutivo aplicado no modelo oferece soluções otimizadas pelo melhoramento de conjuntos de variáveis binárias com base em conceitos da evolução genética. O modelo de otimização fornece o detalhamento de toda a estrutura operacional e de custos para uma determinada solução do problema, utilizando premissas de produtividade e deslocamentos (velocidades e distâncias) para definir as abrangências de atuação das bases operacionais, recursos (equipes, pessoas, veículos) necessários para atendimento da demanda de serviços, e projetar todos os custos fixos e variáveis associados. A metodologia desenvolvida neste trabalho considera também a projeção de demanda futura para a aplicação no estudo de caso, que evidenciou a efetividade da metodologia como ferramenta para a melhoria da eficiência operacional em empresas de distribuição de energia elétrica.

THE DESIGN OF A POWER SYSTEM FOR A WIRELESS SENSOR NETWORK FOR LONG-TERM OPERATION

Wireless sensor networks (WSNs) have shown wide applicability to many fields including monitoring of environmental, civil, and industrial settings. WSNs however are resource constrained by many competing factors that span their hardware, software, and networking. One of the central resource constrains is the charge consumption of WSN nodes. With finite energy supplies, low charge consumption is needed to ensure long lifetimes and success of WSNs. This thesis details the design of a power system to support long-term operation of WSNs. The power system’s development occurs in parallel with a custom WSN from the Queen’s MEMS Lab (QML-WSN), with the goal of supporting a 1+ year lifetime without sacrificing functionality. The final power system design utilizes a TPS62740 DC-DC converter with AA alkaline batteries to efficiently supply the nodes while providing battery monitoring functionality and an expansion slot for future development. Testing tools for measuring current draw and charge consumption were created along with analysis and processing software. Through their use charge consumption of the power system was drastically lowered and issues in QML-WSN were identified and resolved including the proper shutdown of accelerometers, and incorrect microcontroller unit (MCU) power pin connection. Controlled current profiling revealed unexpected behaviour of nodes and detailed current-voltage relationships. These relationships were utilized with a lifetime projection model to estimate a lifetime between 521-551 days, depending on the mode of operation. The power system and QML-WSN were tested over a long term trial lasting 272+ days in an industrial testbed to monitor an air compressor pump. Environmental factors were found to influence the behaviour of nodes leading to increased charge consumption, while a node in an office setting was still operating at the conclusion of the trail. This agrees with the lifetime projection and gives a strong indication that a 1+ year lifetime is achievable. Additionally, a light-weight charge consumption model was developed which allows charge consumption information of nodes in a distributed WSN to be monitored. This model was tested in a laboratory setting demonstrating +95% accuracy for high packet reception rate WSNs across varying data rates, battery supply capacities, and runtimes up to full battery depletion.

The national power grid study.

Vol. 1: "DOE/ERA-0056/1"; v. 2: "DOE/ERA-0056-2."

Solar thermal energy systems.

Report year ends Sept. 30.

Manpower requirements in the nuclear power industry, 1982-1991 /

"Prepared for Office of Nuclear Power Systems, Assistant Secretary for Nuclear Energy, U.S. Department of Energy and the Institute of Nuclear Power Operations."

Bureau of Power staff report : electric power supply and demand 1977-1986 as projected by the regional electric reliability councils in their April 1, 1977 responses to FPC order 383-4, docket R-362.

Chiefly tables.

RSA-Grid: A grid computing based framework for power system reliability and security analysis

Grid computing is an emerging technology for providing the high performance computing capability and collaboration mechanism for solving the collaborated and complex problems while using the existing resources. In this paper, a grid computing based framework is proposed for the probabilistic based power system reliability and security analysis. The suggested name of this computing grid is Reliability and Security Grid (RSA-Grid). Then the architecture of this grid is presented. A prototype system has been built for further development of grid-based services for power systems reliability and security assessment based on probabilistic techniques, which require high performance computing and large amount of memory. Preliminary results based on prototype of this grid show that RSA-Grid can provide the comprehensive assessment results for real power systems efficiently and economically.

Simulation of power station protection equipment

Computer programs have been developed to enable the coordination of fuses and overcurrent relays for radial power systems under estimated fault current conditions. The grading curves for these protection devices can be produced on a graphics terminal and a hard copy can be obtained. Additional programs have also been developed which could be used to assess the validity of relay settings (obtained under the above conditions) when the transient effect is included. Modelling of a current transformer is included because transformer saturation may occur if the fault current is high, and hence the secondary current is distorted. Experiments were carried out to confirm that distorted currents will affect the relay operating time, and it is shown that if the relay current contains only a small percentage of harmonic distortion, the relay operating time is increased. System equations were arranged to enable the model to predict fault currents with a generator transformer incorporated in the system, and also to include the effect of circuit breaker opening, arcing resistance, and earthing resistance. A fictitious field winding was included to enable more accurate prediction of fault currents when the system is operating at both lagging and leading power factors prior to the occurrence of the fault.

Mathematical methods in power system stability studies

In this thesis various mathematical methods of studying the transient and dynamic stabiIity of practical power systems are presented. Certain long established methods are reviewed and refinements of some proposed. New methods are presented which remove some of the difficulties encountered in applying the powerful stability theories based on the concepts of Liapunov. Chapter 1 is concerned with numerical solution of the transient stability problem. Following a review and comparison of synchronous machine models the superiority of a particular model from the point of view of combined computing time and accuracy is demonstrated. A digital computer program incorporating all the synchronous machine models discussed, and an induction machine model, is described and results of a practical multi-machine transient stability study are presented. Chapter 2 reviews certain concepts and theorems due to Liapunov. In Chapter 3 transient stability regions of single, two and multi~machine systems are investigated through the use of energy type Liapunov functions. The treatment removes several mathematical difficulties encountered in earlier applications of the method. In Chapter 4 a simple criterion for the steady state stability of a multi-machine system is developed and compared with established criteria and a state space approach. In Chapters 5, 6 and 7 dynamic stability and small signal dynamic response are studied through a state space representation of the system. In Chapter 5 the state space equations are derived for single machine systems. An example is provided in which the dynamic stability limit curves are plotted for various synchronous machine representations. In Chapter 6 the state space approach is extended to multi~machine systems. To draw conclusions concerning dynamic stability or dynamic response the system eigenvalues must be properly interpreted, and a discussion concerning correct interpretation is included. Chapter 7 presents a discussion of the optimisation of power system small sjgnal performance through the use of Liapunov functions.

Outlook and application status of the Rolls-Royce Fuel Cell Systems SOFC

Rolls-Royce fuel cell systems is developing megawatt scale power systems based on solid oxide fuel cell technology. The hybrid design promises to meet challenging energy efficiency, cost and performance targets in a grid friendly fashion. Analysis and testing to date indicate that those targets can be met and enable a wealth of fuel cell applications to meet customer and existing grid and modern grid requirements. Working with a global development team, a series of laboratory tests and evaluations are completed and future field test and evaluation and demonstration planned.

A barrier and techno-economic analysis of small-scale bCHP (biomass combined heat and power) schemes in the UK

bCHP (Biomass combined heat and power) systems are highly efficient at smaller-scales when a significant proportion of the heat produced can be effectively utilised for hot water, space heating or industrial heating purposes. However, there are many barriers to project development and this has greatly inhibited deployment in the UK. Project viability is highly subjective to changes in policy, regulation, the finance market and the low cost fossil fuel incumbent. The paper reviews the barriers to small-scale bCHP project development in the UK along with a case study of a failed 1.5MWel bCHP scheme. The paper offers possible explanations for the project's failure and suggests adaptations to improve the project resilience. Analysis of the project's: capital structuring contract length and bankability; feedstock type and price uncertainty, and plant oversizing highlight the negative impact of the existing project barriers on project development. The research paper concludes with a discussion on the effects of these barriers on the case study project and this industry more generally. A greater understanding of the techno-economic effects of some barriers for small-scale bCHP schemes is demonstrated within this paper, along with some methods for improving the attractiveness and resilience of projects of this kind. © 2014 Elsevier Ltd.