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.

Experimental Distribution of Entanglement with Separable Carriers

The key requirement for quantum networking is the distribution of entanglement between nodes. Surprisingly, entanglement can be generated across a network without direct transfer - or communication - of entanglement. In contrast to information gain, which cannot exceed the communicated information, the entanglement gain is bounded by the communicated quantum discord, a more general measure of quantum correlation that includes but is not limited to entanglement. Here, we experimentally entangle two communicating parties sharing three initially separable photonic qubits by exchange of a carrier photon that is unentangled with either party at all times. We show that distributing entanglement with separable carriers is resilient to noise and in some cases becomes the only way of distributing entanglement through noisy environments.

Network Usage Determination for Transmission Cost Allocation using a Transformer Analogy

This study presents a new method for determining the transmission network usage by loads and generators, which can then be used for transmission cost/loss allocation in an explainable and justifiable manner. The proposed method is based on solid physical grounds and circuit theory. It relies on dividing the currents through the network into two components; the first one is attributed to power flows from generators to loads, whereas the second one is because of the generators only. Unlike almost all the available methods, the proposed method is assumption free and hence it is more accurate than similar methods even those having some physical basis. The proposed method is validated through a transformer analogy, and theoretical derivations. The method is verified through application to the IEEE 30 bus system and the IEEE 118 test system. The results obtained verified many desirable features of the proposed method. Being more accurate in determining the network usage, in an explainable transparent manner, and in giving accurate cost signals, indicating the best locations to add loads and generation, are among the many desirable features.

On-off based charging strategies for EVs connected to a Low Voltage distributon network

The development of appropriate Electric Vehicle (EV) charging strategies has been identified as an effective way to accommodate an increasing number of EVs on Low Voltage (LV) distribution networks. Most research studies to date assume that future charging facilities will be capable of regulating charge rates continuously, while very few papers consider the more realistic situation of EV chargers that support only on-off charging functionality. In this work, a distributed charging algorithm applicable to on-off based charging systems is presented. Then, a modified version of the algorithm is proposed to incorporate real power system constraints. Both algorithms are compared with uncontrolled and centralized charging strategies from the perspective of both utilities and customers. © 2013 IEEE.

Integrating petrography, mineralogy and hydrochemistry to constrain the influence and distribution of groundwater contributions to baseflow in poorly productive aquifers: Insights from Gortinlieve catchment, Co. Donegal, NW Ireland

Identifying groundwater contributions to baseflowforms an essential part of surfacewater body characterisation. The Gortinlieve catchment (5 km2) comprises a headwater stream network of the Carrigans River, itself a tributary of the River Foyle, NW Ireland. The bedrock comprises poorly productive metasediments that are characterised by fracture porosity. We present the findings of a multi-disciplinary study that integrates new hydrochemical and mineralogical investigations with existing hydraulic, geophysical and structural data to identify the scales of groundwater flow and the nature of groundwater/bedrock interaction (chemical denudation). At the catchment scale, the development of deep weathering profiles is controlled by NE-SW regional scale fracture zones associated with mountain building during the Grampian orogeny. In-situ chemical denudation of mineral phases is controlled by micro- to meso-scale fractures related to Alpine compression during Palaeocene to Oligocene times. The alteration of primary muscovite, chlorite (clinochlore) and albite along the surfaces of these small-scale fractures has resulted in the precipitation of illite, montmorillonite and illite/montmorillonite clay admixtures. The interconnected but discontinuous nature of these small-scale structures highlights the role of larger scale faults and fissures in the supply and transportation of weathering solutions to/from the sites of mineral weathering. The dissolution of primarily mineral phases releases the major ions Mg, Ca and HCO3 that are shown to subsequently formthe chemical makeup of groundwaters. Borehole groundwater and stream baseflow hydrochemical data are used to constrain the depths of groundwater flow pathways influencing the chemistry of surface waters throughout the stream profile. The results show that it is predominantly the lower part of the catchment, which receives inputs from catchment/regional scale groundwater flow, that is found to contribute to the maintenance of annual baseflow levels. This study identifies the importance
of deep groundwater in maintaining annual baseflow levels in poorly productive bedrock systems.

A novel radial basis function neural network principal component analysis scheme for PMU-based wide-area power system monitoring

A novel model-based principal component analysis (PCA) method is proposed in this paper for wide-area power system monitoring, aiming to tackle one of the critical drawbacks of the conventional PCA, i.e. the incapability to handle non-Gaussian distributed variables. It is a significant extension of the original PCA method which has already shown to outperform traditional methods like rate-of-change-of-frequency (ROCOF). The ROCOF method is quick for processing local information, but its threshold is difficult to determine and nuisance tripping may easily occur. The proposed model-based PCA method uses a radial basis function neural network (RBFNN) model to handle the nonlinearity in the data set to solve the no-Gaussian issue, before the PCA method is used for islanding detection. To build an effective RBFNN model, this paper first uses a fast input selection method to remove insignificant neural inputs. Next, a heuristic optimization technique namely Teaching-Learning-Based-Optimization (TLBO) is adopted to tune the nonlinear parameters in the RBF neurons to build the optimized model. The novel RBFNN based PCA monitoring scheme is then employed for wide-area monitoring using the residuals between the model outputs and the real PMU measurements. Experimental results confirm the efficiency and effectiveness of the proposed method in monitoring a suite of process variables with different distribution characteristics, showing that the proposed RBFNN PCA method is a reliable scheme as an effective extension to the linear PCA method.

Improvisation, Indeterminacy and Game-Mediated Participation in Network Music Performance

This chapter focuses on the relationship between improvisation and indeterminacy. We discuss the two practices by referring to play theory and game studies and situate it in recent network music performance. We will develop a parallel with game theory in which indeterminacy is seen as a way of articulating situations where structural decisions are left to the discernment of the performers and discuss improvisation as a method of play. The improvisation-indeterminacy relationship is discussed in the context of network music performance, which employs digital networks in the exchange of data between performers and hence relies on topological structures with varying degrees of openness and flexibility. Artists such as Max Neuhaus and The League of Automatic Music Composers initiated the development of a multitude of practices and technologies exploring the network as an environment for music making. Even though the technologies behind “the network” have shifted dramatically since Neuhaus’ use of radio in the 1960’s, a preoccupation with distribution and sharing of artistic agency has remained at the centre of networked practices. Gollo Föllmer, after undertaking an extensive review of network music initiatives, produced a typology that comprises categories as diverse as remix lists, sound toys, real/virtual space installations and network performances. For Föllmer, “the term ‘Net music’ comprises all formal and stylistic kinds of music upon which the specifics of electronic networks leave considerable traces, whereby the electronic networks strongly influence the process of musical production, the musical aesthetic, or the way music is received” (2005: 185).

Coordination between mid-term maintenance outage decisions and short-term security-constrained scheduling in smart distribution systems

Distribution systems are the first volunteers experiencing the benefits of smart grids. The smart grid concept impacts the internal legislation and standards in grid-connected and isolated distribution systems. Demand side management, the main feature of smart grids, acquires clear meaning in low voltage distribution systems. In these networks, various coordination procedures are required between domestic, commercial and industrial consumers, producers and the system operator. Obviously, the technical basis for bidirectional communication is the prerequisite of developing such a coordination procedure. The main coordination is required when the operator tries to dispatch the producers according to their own preferences without neglecting its inherent responsibility. Maintenance decisions are first determined by generating companies, and then the operator has to check and probably modify them for final approval. In this paper the generation scheduling from the viewpoint of a distribution system operator (DSO) is formulated. The traditional task of the DSO is securing network reliability and quality. The effectiveness of the proposed method is assessed by applying it to a 6-bus and 9-bus distribution system.

Scheduled service network design for integrated planning of rail freight transportation

Cette thèse étudie une approche intégrant la gestion de l’horaire et la conception de réseaux de services pour le transport ferroviaire de marchandises. Le transport par rail s’articule autour d’une structure à deux niveaux de consolidation où l’affectation des wagons aux blocs ainsi que des blocs aux services représentent des décisions qui complexifient grandement la gestion des opérations. Dans cette thèse, les deux processus de consolidation ainsi que l’horaire d’exploitation sont étudiés simultanément. La résolution de ce problème permet d’identifier un plan d’exploitation rentable comprenant les politiques de blocage, le routage et l’horaire des trains, de même que l’habillage ainsi que l’affectation du traffic. Afin de décrire les différentes activités ferroviaires au niveau tactique, nous étendons le réseau physique et construisons une structure de réseau espace-temps comprenant trois couches dans lequel la dimension liée au temps prend en considération les impacts temporels sur les opérations. De plus, les opérations relatives aux trains, blocs et wagons sont décrites par différentes couches. Sur la base de cette structure de réseau, nous modélisons ce problème de planification ferroviaire comme un problème de conception de réseaux de services. Le modèle proposé se formule comme un programme mathématique en variables mixtes. Ce dernie r s’avère très difficile à résoudre en raison de la grande taille des instances traitées et de sa complexité intrinsèque. Trois versions sont étudiées : le modèle simplifié (comprenant des services directs uniquement), le modèle complet (comprenant des services directs et multi-arrêts), ainsi qu’un modèle complet à très grande échelle. Plusieurs heuristiques sont développées afin d’obtenir de bonnes solutions en des temps de calcul raisonnables. Premièrement, un cas particulier avec services directs est analysé. En considérant une cara ctéristique spécifique du problème de conception de réseaux de services directs nous développons un nouvel algorithme de recherche avec tabous. Un voisinage par cycles est privilégié à cet effet. Celui-ci est basé sur la distribution du flot circulant sur les blocs selon les cycles issus du réseau résiduel. Un algorithme basé sur l’ajustement de pente est développé pour le modèle complet, et nous proposons une nouvelle méthode, appelée recherche ellipsoidale, permettant d’améliorer davantage la qualité de la solution. La recherche ellipsoidale combine les bonnes solutions admissibles générées par l’algorithme d’ajustement de pente, et regroupe les caractéristiques des bonnes solutions afin de créer un problème élite qui est résolu de facon exacte à l’aide d’un logiciel commercial. L’heuristique tire donc avantage de la vitesse de convergence de l’algorithme d’ajustement de pente et de la qualité de solution de la recherche ellipsoidale. Les tests numériques illustrent l’efficacité de l’heuristique proposée. En outre, l’algorithme représente une alternative intéressante afin de résoudre le problème simplifié. Enfin, nous étudions le modèle complet à très grande échelle. Une heuristique hybride est développée en intégrant les idées de l’algorithme précédemment décrit et la génération de colonnes. Nous proposons une nouvelle procédure d’ajustement de pente où, par rapport à l’ancienne, seule l’approximation des couts liés aux services est considérée. La nouvelle approche d’ajustement de pente sépare ainsi les décisions associées aux blocs et aux services afin de fournir une décomposition naturelle du problème. Les résultats numériques obtenus montrent que l’algorithme est en mesure d’identifier des solutions de qualité dans un contexte visant la résolution d’instances réelles.

Patrons de distribution des crustacés planctoniques dans le fleuve Saint-Laurent

La recherche porte sur les patrons de distribution longitudinale (amont-aval) et transversale (rive nord - rive sud) des communautés de crustacés planctoniques qui ont été analysés le long du fleuve Saint-Laurent entre le lac Saint-François et la zone de transition estuarienne, à deux hydropériodes en mai (crue) et en août (étiage). Les données zooplanctoniques et environnementales ont été récoltées à 52 stations réparties sur 16 transects transversaux en 2006. Au chapitre 1, nous présentons les principaux modèles écosystémiques en rivière, une synthèse des facteurs influençant le zooplancton en rivières et les objectifs et hypothèses de recherche. Au chapitre 2, nous décrivons la structure des communautés de zooplancton dans trois zones biogéographiques du fleuve et 6 habitats longitudinaux, ainsi que les relations entre la structure du zooplancton et la distribution spatiale des masses d’eau et les variables environnementales. Au chapitre 3, nous réalisons une partition de la variation des variables spatiales AEM (basées sur la distribution des masses d’eau) et des variables environnementales pour évaluer quelle part de la variation du zooplancton est expliquée par les processus hydrologiques (variables AEM) et les conditions locales (facteurs environnementaux). Le gradient salinité-conductivité relié à la discontinuité fleuve-estuaire a déterminé la distribution à grande échelle du zooplancton. Dans les zones fluviales, la distribution du zooplancton est davantage influencée par la distribution des masses d’eau que par les facteurs environnementaux locaux. La distribution des masses d’eau explique une plus grande partie de la variation dans la distribution du zooplancton en août qu’en mai.

Hells Angels, positionnement stratégique et réussite criminelle : analyse des transactions monétaires d’un réseau illicite de distribution de drogues

Les travaux traditionnels sur le crime organisé indiquent que le statut d’un individu déterminerait son succès individuel. Des recherches alternatives sur les réseaux des organisations criminelles et de la réussite criminelle indiquent que le rang est moins important que la croyance générale et que les mesures de positionnement stratégique de réseau sont plus susceptibles de déterminer le succès criminel. Ce mémoire étudie les variations des gains criminels au sein de l’organisation de distribution illicite de stupéfiants des Hells Angels. Son objectif est de distinguer, à l’aide de données de comptabilité autorévélées, les éléments influençant ces différences dans le succès criminel en fonction du positionnement plus stratégique ou vulnérable d’un individu au sein de son réseau. Les résultats révèlent des moyennes de volume d’argent transigé beaucoup plus élevées que ce qui est généralement recensé. La distribution de ces capitaux est largement inégale. La disparité des chances liées à l’association criminelle se retrouve aussi dans la polarisation entre les individus fortement privilégiés et les autres qui ont une capacité de positionnement médiocre. Le croisement entre les positions et l’inégalité des gains présente que le positionnement de l’individu dans son réseau est un meilleur prédicteur de réussite criminelle que toute autre variable contextuelle ou de rang. Enfin et surtout, en contradiction avec la littérature, le fait d’atteindre de haut rang hiérarchique nuirait au succès criminel, les résultats montrant que cet état réduit l’accès au crédit, réduit les quantités de drogue par transaction et augmente le prix de la drogue à l’unité.

La distribution des connaissances dans la gestion du risque : analyse des interactions dans le cadre du Comité de la protection civile de la Mairie de Tecoluca - Salvador

Le sujet de la gestion du risque m’a toujours interpelée, surtout après que j’ai vécu deux ouragans et un tremblement de terre dévastateurs au Salvador. Bien qu’on ait assez écrit sur le sujet en le reliant souvent aux changements climatiques, on ne sait pas comment les organisations gouvernementales et civiles vivent cette gestion du risque au quotidien. À partir d’une étude ethnographique de la Commission de la protection civile de la Mairie de Tecoluca au Salvador, j’observais les processus qui se mettent en place dans la recherche et l’analyse des facteurs structuraux causant les situations de vulnérabilité. Pour ce faire, j’adoptais une approche basée sur l’étude des interactions, mobilisant les théories de la cognition distribuée et de l’acteur réseau. Comme je le montre, la gestion du risque, vue comme un processus participatif, se caractérise, d’une part, par la coopération et la coordination entre les personnes et, d’autre part, par la contribution d’outils, de technologies, de documents et de méthodes contribuant à la détection de risques. Ceci exige la mobilisation de connaissances qui doivent être produites, partagées et distribuées entre les membres d’un groupe à travers les divers artéfacts, outils, méthodes et technologies qu’ils mobilisent et qui les mobilisent. À ce sujet, la théorie de la cognition distribuée permet d’explorer des interactions qui se produisent au sein d’un groupe de travail en se focalisant sur ce qui contribue à l’acte de connaitre, conçu comme une activité non pas seulement individuelle, mais surtout collective et distribuée. Par ailleurs, la théorie de l’acteur-réseau me permet, quant à elle, de montrer comment dans l’exécution de cette tâche (la gestion du risque), la contribution active d’acteurs non humains, tant en soi qu’en relations avec les acteurs humains, participe de l’activité de détection et de prévention du risque.