A Hybrid Simulated Annealing approach to handle Energy Resource Management considering an intensive use of Electric Vehicles

The massification of electric vehicles (EVs) can have a significant impact on the power system, requiring a new approach for the energy resource management. The energy resource management has the objective to obtain the optimal scheduling of the available resources considering distributed generators, storage units, demand response and EVs. The large number of resources causes more complexity in the energy resource management, taking several hours to reach the optimal solution which requires a quick solution for the next day. Therefore, it is necessary to use adequate optimization techniques to determine the best solution in a reasonable amount of time. This paper presents a hybrid artificial intelligence technique to solve a complex energy resource management problem with a large number of resources, including EVs, connected to the electric network. The hybrid approach combines simulated annealing (SA) and ant colony optimization (ACO) techniques. The case study concerns different EVs penetration levels. Comparisons with a previous SA approach and a deterministic technique are also presented. For 2000 EVs scenario, the proposed hybrid approach found a solution better than the previous SA version, resulting in a cost reduction of 1.94%. For this scenario, the proposed approach is approximately 94 times faster than the deterministic approach.

Modification of the Perrine-Baum diagram to improve the calculation of high voltage electric lines

Through the history of Electrical Engineering education, vectorial and phasorial diagrams have been used as a fundamental learning tool. At present, computational power has replaced them by long data lists, the result of solving equation systems by means of numerical methods. In this sense, diagrams have been shifted to an academic background and although theoretically explained, they are not used in a practical way within specific examples. This fact may be against the understanding of the complex behavior of the electrical power systems by students. This article proposes a modification of the classical Perrine-Baum diagram construction to allowing both a more practical representation and a better understanding of the behavior of a high-voltage electric line under different levels of load. This modification allows, at the same time, the forecast of the obsolescence of this behavior and line’s loading capacity. Complementary, we evaluate the impact of this tool in the learning process showing comparative undergraduate results during three academic years

Sähköverkkoyhtiön keskijänniteverkon kehittämissuunnitelma

Tämän työn tavoitteena oli laatia KSS Energia Oy:n keskijänniteverkon kehittämissuunnitelma. Tätä varten selvitettiin verkon nykytila ja sen toimivuus korvaustilanteissa. Suunnitelmaa varten laadittiin verkoston vuoteen 2020 asti ulottuva kuormitusennuste. Kehittämissuunnitelmassa paikannettiin alueet, joilla kuormitettavuus, korvattavuus tai oikosulkukestoisuus olisivat toimivansähkönjakelun esteinä tulevaisuudessa. Työn painopistealueiksi muodostuivat Vuolenkosken, Paimenpolun ja Valkealan alueet. Näiden alueiden kasvavan tehontarpeen tyydyttämiseksi selvitettiin uusien sähköasemien rakentamisvaihtoehtoja. Suunnitelmassa tarkasteltiin ja vertailtiin kolmen uuden sähköaseman rakentamista keskijänniteverkon saneerausvaihtoehtoon. Työssä selvitettiin myös miten alueen kuormituksen kasvun aiheuttama lisätehontarpeen jakelu voidaan hoitaa. Näiden alueiden kuormituksen kasvu edellyttää uusien sähköasemien rakentamista seuraavien 10vuoden kuluessa.

Planification et dimensionnement des réseaux optiques de longues distances

Le projet de recherche porte sur l'étude des problèmes de conception et de planification d'un réseau optique de longue distance, aussi appelé réseau de coeur (OWAN-Optical Wide Area Network en anglais). Il s'agit d'un réseau qui transporte des flots agrégés en mode commutation de circuits. Un réseau OWAN relie différents sites à l'aide de fibres optiques connectées par des commutateurs/routeurs optiques et/ou électriques. Un réseau OWAN est maillé à l'échelle d'un pays ou d’un continent et permet le transit des données à très haut débit. Dans une première partie du projet de thèse, nous nous intéressons au problème de conception de réseaux optiques agiles. Le problème d'agilité est motivé par la croissance de la demande en bande passante et par la nature dynamique du trafic. Les équipements déployés par les opérateurs de réseaux doivent disposer d'outils de configuration plus performants et plus flexibles pour gérer au mieux la complexité des connexions entre les clients et tenir compte de la nature évolutive du trafic. Souvent, le problème de conception d'un réseau consiste à prévoir la bande passante nécessaire pour écouler un trafic donné. Ici, nous cherchons en plus à choisir la meilleure configuration nodale ayant un niveau d'agilité capable de garantir une affectation optimale des ressources du réseau. Nous étudierons également deux autres types de problèmes auxquels un opérateur de réseau est confronté. Le premier problème est l'affectation de ressources du réseau. Une fois que l'architecture du réseau en termes d'équipements est choisie, la question qui reste est de savoir : comment dimensionner et optimiser cette architecture pour qu'elle rencontre le meilleur niveau possible d'agilité pour satisfaire toute la demande. La définition de la topologie de routage est un problème d'optimisation complexe. Elle consiste à définir un ensemble de chemins optiques logiques, choisir les routes physiques suivies par ces derniers, ainsi que les longueurs d'onde qu'ils utilisent, de manière à optimiser la qualité de la solution obtenue par rapport à un ensemble de métriques pour mesurer la performance du réseau. De plus, nous devons définir la meilleure stratégie de dimensionnement du réseau de façon à ce qu'elle soit adaptée à la nature dynamique du trafic. Le second problème est celui d'optimiser les coûts d'investissement en capital(CAPEX) et d'opération (OPEX) de l'architecture de transport proposée. Dans le cas du type d'architecture de dimensionnement considérée dans cette thèse, le CAPEX inclut les coûts de routage, d'installation et de mise en service de tous les équipements de type réseau installés aux extrémités des connexions et dans les noeuds intermédiaires. Les coûts d'opération OPEX correspondent à tous les frais liés à l'exploitation du réseau de transport. Étant donné la nature symétrique et le nombre exponentiel de variables dans la plupart des formulations mathématiques développées pour ces types de problèmes, nous avons particulièrement exploré des approches de résolution de type génération de colonnes et algorithme glouton qui s'adaptent bien à la résolution des grands problèmes d'optimisation. Une étude comparative de plusieurs stratégies d'allocation de ressources et d'algorithmes de résolution, sur différents jeux de données et de réseaux de transport de type OWAN démontre que le meilleur coût réseau est obtenu dans deux cas : une stratégie de dimensionnement anticipative combinée avec une méthode de résolution de type génération de colonnes dans les cas où nous autorisons/interdisons le dérangement des connexions déjà établies. Aussi, une bonne répartition de l'utilisation des ressources du réseau est observée avec les scénarios utilisant une stratégie de dimensionnement myope combinée à une approche d'allocation de ressources avec une résolution utilisant les techniques de génération de colonnes. Les résultats obtenus à l'issue de ces travaux ont également démontré que des gains considérables sont possibles pour les coûts d'investissement en capital et d'opération. En effet, une répartition intelligente et hétérogène de ressources d’un réseau sur l'ensemble des noeuds permet de réaliser une réduction substantielle des coûts du réseau par rapport à une solution d'allocation de ressources classique qui adopte une architecture homogène utilisant la même configuration nodale dans tous les noeuds. En effet, nous avons démontré qu'il est possible de réduire le nombre de commutateurs photoniques tout en satisfaisant la demande de trafic et en gardant le coût global d'allocation de ressources de réseau inchangé par rapport à l'architecture classique. Cela implique une réduction substantielle des coûts CAPEX et OPEX. Dans nos expériences de calcul, les résultats démontrent que la réduction de coûts peut atteindre jusqu'à 65% dans certaines jeux de données et de réseau.

Availability analysis of GMPLS connections based on physical network topology

This paper presents a study of connection availability in GMPLS over optical transport networks (OTN) taking into account different network topologies. Two basic path protection schemes are considered and compared with the no protection case. The selected topologies are heterogeneous in geographic coverage, network diameter, link lengths, and average node degree. Connection availability is also computed considering the reliability data of physical components and a well-known network availability model. Results show several correspondences between suitable path protection algorithms and several network topology characteristics

INFO6003: Campus Network Security Perspectives

These slides cover aspects of network design and technology relevant to a campus network deployment such as that at the University of Southampton.

Extraction of Tschebysheff design data for the low pass dielectric multilayer

The extraction of design data for the lowpass dielectric multilayer according to Tschebysheff performance is described. The extraction proceeds initially by analogy with electric-circuit design, and can then be given numerical refinement which is also described. Agreement with the Tschebysheff desideratum is satisfactory. The multilayers extracted by this procedure are of fractional thickness, symmetric with regard to their central layers.

A Productivity-Based Approach to LAN Topology Design

Over the useful life of a LAN, network downtimes will have a negative impact on organizational productivity not included in current Network Topological Design (NTD) problems. We propose a new approach to LAN topological design that includes the impact of these productivity losses into the network design, minimizing not only the CAPEX but also the expected cost of unproductiveness attributable to network downtimes over a certain period of network operation.

A DOE based approach for the design of RBF artificial neural networks applied to prediction of surface roughness in AISI 52100 hardened Steel turning

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Identification of lubricant contamination by biodiesel using vibration analysis and neural network

Purpose - The purpose of this paper is to provide information on lubricant contamination by biodiesel using vibration and neural network.Design/methodology/approach - The possible contamination of lubricants is verified by analyzing the vibration and neural network of a bench test under determinated conditions.Findings - Results have shown that classical signal analysis methods could not reveal any correlation between the signal and the presence of contamination, or contamination grade. on other hand, the use of probabilistic neural network (PNN) was very successful in the identification and classification of contamination and its grade.Research limitations/implications - This study was done for some specific kinds of biodiesel. Other types of biodiesel could be analyzed.Practical implications Contamination information is presented in the vibration signal, even if it is not evident by classical vibration analysis. In addition, the use of PNN gives a relatively simple and easy-to-use detection tool with good confidence. The training process is fast, and allows implementation of an adaptive training algorithm.Originality/value - This research could be extended to an internal combustion engine in order to verify a possible contamination by biodiesel.

Optimization of Radial Basis Function neural network employed for prediction of surface roughness in hard turning process using Taguchi's orthogonal arrays

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The ZVS-PWM commutation cell applied to the DC-AC converter

This paper presents the analysis of a dc-ac converter using a zero-voltage-switching (ZVS) commutation cell. First, we show the cell applied to the buck converter. The stages of operation are presented along with the main current and voltage equations. Next, we adapt the converter to the regenerative-operation mode. Hence, the full-bridge converter at low-frequency operation is connected in the dc-dc output stage (at high frequency). The main switches commute at zero voltage. The converter operated at constant frequency with pulse-width modulation (PWM), and neither overvoltage nor additional current stress was observed by digital simulation. A design example and experimental results obtained by prototype, rated at 275 V and 1 kW, are also presented. © 1997 IEEE.

On optimizing micropower MOS regulated cascode circuits on switched current techniques

Trade-off between settling time and micropower consumption in MOS regulated cascode current sources as building parts in high-accuracy, current-switching D/A converters is analyzed. The regulation-loop frequency characteristic is obtained and difficulties to impose a dominant-pole condition to the resulting 2nd-order system are discussed. Raising pole frequencies while meeting consumption requirements is basically limited by parasitic capacitances. An alternative is found by imposing a twin-pole system in which design constraints are somewhat relaxed and settling slightly faster. Relationships between pole frequencies, transistor geometry and bias are established. Simulated waveforms obtained with PSpice of designed circuits following a voltage perturbation suggest a good agreement with theory. The proposed approach applied to the design of a micropower current-mode D/A converter improves its simulated settling performance.

Transmission network expansion planning in full open market considering security constraints

This paper presents a mathematical model and a methodology to solve the transmission network expansion planning problem with security constraints in full competitive market, assuming that all generation programming plans present in the system operation are known. The methodology let us find an optimal transmission network expansion plan that allows the power system to operate adequately in each one of the generation programming plans specified in the full competitive market case, including a single contingency situation with generation rescheduling using the security (n-1) criterion. In this context, the centralized expansion planning with security constraints and the expansion planning in full competitive market are subsets of the proposal presented in this paper. The model provides a solution using a genetic algorithm designed to efficiently solve the reliable expansion planning in full competitive market. The results obtained for several known systems from the literature show the excellent performance of the proposed methodology.