Channel modelling for MIMO systems

Systems equipped with multiple antennas at the transmitter and at the receiver, known as MIMO (Multiple Input Multiple Output) systems, offer higher capacities, allowing an efficient exploitation of the available spectrum and/or the employment of more demanding applications. It is well known that the radio channel is characterized by multipath propagation, a phenomenon deemed problematic and whose mitigation has been achieved through techniques such as diversity, beamforming or adaptive antennas. By exploring conveniently the spatial domain MIMO systems turn the characteristics of the multipath channel into an advantage and allow creating multiple parallel and independent virtual channels. However, the achievable benefits are constrained by the propagation channel’s characteristics, which may not always be ideal. This work focuses on the characterization of the MIMO radio channel. It begins with the presentation of the fundamental results from information theory that triggered the interest on these systems, including the discussion of some of their potential benefits and a review of the existing channel models for MIMO systems. The characterization of the MIMO channel developed in this work is based on experimental measurements of the double-directional channel. The measurement system is based on a vector network analyzer and a two-dimensional positioning platform, both controlled by a computer, allowing the measurement of the channel’s frequency response at the locations of a synthetic array. Data is then processed using the SAGE (Space-Alternating Expectation-Maximization) algorithm to obtain the parameters (delay, direction of arrival and complex amplitude) of the channel’s most relevant multipath components. Afterwards, using a clustering algorithm these data are grouped into clusters. Finally, statistical information is extracted allowing the characterization of the channel’s multipath components. The information about the multipath characteristics of the channel, induced by existing scatterers in the propagation scenario, enables the characterization of MIMO channel and thus to evaluate its performance. The method was finally validated using MIMO measurements.

On-line diagnostics of transformer winding insulation failures, by Park`s vector approach

This paper presents a non-invasive approach for diagnosing winding insulation failures in three-phase transformers, which is based on the on-line monitoring of the primary and secondary current Park's Vector. Experimental and simulated results demonstrate the effectiveness of the proposed technique, for detecting winding inter-turn insulation faults in operating three-phase transformers.

Incipient turn-to-turn winding fault diagnosis of power transformers by the on-load exciting current Extended Park`s Vector Approach

This paper presents the application of the on-load exciting current Extended Park's Vector Approach for diagnosing incipient turn-to-turn winding faults in operating power transformers. Experimental and simulated test results demonstrate the effectiveness of the proposed technique, which is based on the spectral analysis of the AC component of the on-load exciting current Park's Vector modulus.

Transformers on-load exciting current Park`s vector approach as a tool for winding faults diagnostics

This paper presents the development of a new approach for diagnosing the occurrence of inter-turn short-circuits in the windings of three-phase transformers, which is based on the on-line monitoring of the on-load exciting current Park's Vector patterns. Experimental and simulated results demonstrate the effectiveness of the proposed technique for detecting winding inter-turn insulation faults in operating three-phase transformers.

Diagnóstico de avarias em transformadores trifásicos em serviço através da análise do Vector de Park das correntes de excitação em carga

Devido ao seu custo e importância estratégica, os transformadores de potência constituem um componente vital dos sistemas de produção, transmissão e distribuição de energia eléctrica. A sua fiabilidade constitui assim um factor crucial no funcionamento dos sistemas eléctricos de energia. Não admira, pois, que sobre estes equipamentos recaiam grandes preocupações relativamente à sua manutenção e, consequentemente, ao desenvolvimento de métodos capazes de fornecerem um diagnóstico completo e fiável do seu estado de funcionamento. Para o efeito, torna-se porém indispensável possuir um conhecimento detalhado acerca das avarias susceptíveis de ocorrerem nos transformadores, bem como dos mecanismos específicos que lhe estão subjacentes.

Parameters determination for the coupled electromagnetic transformer model, with particular reference to winding faults studies

In the past few years, a considerable research effort has been devoted to the development of transformer digital models in order to simulate its behaviour under transient and abnormal operating conditions. Although many three-phase transformer models have been presented in the literature, there is a surprisingly lack of studies regarding the incorporation of winding faults. This paper presents a coupled electromagnetic transformer model for the study of winding inter-turn short-circuits. Particular attention will be given to the model parameters determination, for both healthy and faulty operating conditions. Experimental and simulation test results are presented in the paper, demonstrating the adequacy of the model as well as the methodologies for the parameters determination.

Three-phase, three-limb, steady-state transformer model

This paper presents the development and implementation of a digital simulation model of a threephase, three-leg, three-winding power transformer. The proposed model, implemented in MATLAB environment, is based on the simultaneous analysis of both magnetic and electric lumped-parameters equivalents circuits, and it is intended to study its adequacy to incorporate, at a later stage, the influences of the occurrence of windings interturn short-circuit faults. Both simulation and laboratory tests results, obtained so far, for a three-phase, 6 kVA transformer, demonstrate the adequacy of the model under normal operating conditions.

Detection of trasformer intermittent winding faults by the on-load exciting current Park`s vector approach

This paper presents the application of the on-load exciting current Park's Vector Approach for diagnosing permanent and intermittent turn-to-turn winding faults in operating power transformers. First, an experimental investigation of the behaviour of the transformer under the occurrence of both permanent and intermittent winding faults is presented. Finally, experimental test results demonstrate the effectiveness of the proposed diagnostic technique, which is based on the on-line monitoring of the on-load exciting current Park's Vector patterns.

Modelling and simulation of three-phase power transformers

This paper presents the development and implementation of a digital simulation model of a three-phase, three-leg, power transformer. The proposed model, implemented in MATLAB environment, is based on the physical concept of representing windings as mutually coupled coils, and it is intended to study its adequacy to incorporate, at a later stage, the influences of the occurrence of windings inter- turn short-circuits. Both simulation and laboratory tests results, obtained so far, for a three-phase, 6 kVA transformer, demonstrate the adequacy of the model under normal operating conditions.

Condition monitoring and diagnostics of power transformers

This paper addresses the subject of condition monitoring and diagnostics of power transformers. The main results of two reliability surveys, carried out under the auspices of CIGRE and IEEE in order to assemble objective data on the performance of transformers in service, are presented, providing useful information on the main causes of transformer failures, the most likely affected components and the related outages times. A survey of the most important methods, actually in use, for condition monitoring and diagnostics of power transformers is also given, which stresses the need for the development of new diagnostic methods, that can be applied without taking the transformers out of service, and that can also provide a fault severity criteria, in particular for determining transformers windings integrity. Preliminary results, concerning the on-going research activity on the development of a new approach for inter-turn winding fault diagnosis in three-phase transformers, are also reported in the paper.

Ante-projecto de uma unidade de tratamento de águas residuais oleosas, no porto de Cádis

Dissertação de mest., Engenharia do Ambiente, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2008

Comportamento do motor linear de indução para aplicações em médias e altas velocidades

Dissertação de mest., Engenharia Eléctrica e Electrónica (Sistemas de Energia e Controlo), Univ. do Algarve, 2010

Central micro-hídrica incorporada em conduta adutora

No presente Trabalho foi efectivado um Estudo sobre a viabilidade técnico-económica sobre o aproveitamento eficiente da energia hídrica excedentária nas condutas adutoras dos sistemas de captação, tratamento e distribuição de águas, através da implementação, imediatamente a montante das Estações de Tratamento de Águas, de miniturbinas hidráulicas incorporadas nas condutas e acopladas a geradores de energia eléctrica assíncronos. Esta energia excedentária integra-se no duplo conceito de energia renovável e de energia alternativa – renovável porque a fonte primária é a água acumulada nas albufeiras das barragens; alternativa porque a produção de energia eléctrica é utilizada em consumo nas Instalações de Tratamento de Águas (ETA) em alternância ou/e em simultâneo com a energia da rede. Este Estudo resultou de uma proposta dirigia a Águas do Algarve, S.A. cuja aceitação culminou na elaboração do Projecto Base da Central Mini-Hídrica (CMH) do Beliche, localizada na ETA do Beliche (Sistema Multimunicipal de Abastecimento de Águas do Algarve). A construção da CMH foi da responsabilidade da empresa Electrolagos, CRL, e foi concluída nos fins de 2010, encontrando-se actualmente em plena exploração. Os resultados já obtidos permitem concluir que a instalação é eficiente, energética e economicamente, excedendo, nesta primeira fase, as expectativas relativamente à excelente integração no sistema de auto-regulação do caudal de entrada. O Projecto é inovador, não só porque aplica diversos equipamentos standards de utilizações convencionalmente diferentes, mas também porque congrega essa diversidade num único modelo. As inovações fundamentais consistem em: -Utilização de bombas hidráulicas tradicionais a funcionar como miniturbinas, sistema PaT (Pumb as Turtine) de recente aplicação e em plena investigação; -Utilização de Máquinas Assíncronas a funcionar como geradores de energia eléctrica a 50Hz; -Injecção directa da energia produzida na Instalação e/ou na Rede de Distribuição sem sistema de conversão. A integração directa da MCH na adutora também constitui uma inovação pois, tradicionalmente, estas instalações são isoladas (sistema ‘ilha’) ou em paralelo ou ainda em derivação relativamente a condutas. Esta inovadora integração implicou testes pormenorizados das canalizações de adução e de impulsão, assim como a escolha de equipamentos e acessórios adequados, de modo a não interferir e perturbar significativamente os parâmetros nominais do funcionamento normal da ETA (caudais; velocidades; pressões). O Trabalho aqui apresentado está totalmente em linha com a Estratégia Nacional para a Energia (Resolução 29/2010 do concelho de Ministros) no sentido que contribui para a redução da dependência energética externa através do uso de energias renováveis e para a redução das emissões de CO2.

Efeitos do tipo de web site, conteúdo VS. contexto, no fluxo percepcionado, na avaliação do produto e na experiência virtual com o produto

Cada vez mais a experiência dos utilizadores num ambiente virtual deve ser alvo de novas investigações. A crescente evolução da tecnologia, a modernização da forma como comunicamos e recebemos informações, bem como realizamos as nossas compras em novos ambientes online, constituem um novo espaço de pesquisa. A Experiência de Fluxo online, descrita como um estado em que o utilizador se sente cognitivamente eficiente, motivado e feliz, parece contribuir para a navegação dos utilizadores num site, maximizando a eficácia comercial de um produto apresentado nesse mesmo site. Nós acreditamos que no mundo virtual da internet, a experiência de fluxo dos utilizadores pode ser potenciada através da melhor interação humano-computador, nos sites em que o utilizador navega, oferecendo aos utilizadores experiências virtuais mais envolventes com um produto. Esta pesquisa tem como objetivo verificar em que modelo de site, conteúdo versus contexto, os visitantes experienciam níveis mais elevadores de fluxo online, com implicações a nível da sua experiência de consumo, aceitação do próprio produto, experiência virtual e intenção comportamental de uso para com o produto. Características individuais dos utilizadores, como a sua inovação na disponibilidade para a tecnologia também serão alvo de estudo. O produto tecnológico utilizado foram os Óculos da Google. Foram utilizados estudantes em laboratório, de ambos os géneros, num plano experimental 2 (site conteúdo versus site contexto) que foram solicitados a responder a um questionário após a navegação num destes sites, sempre imersos num ambiente virtual. Os resultados mostram que no site de contexto, os participantes experienciaram maiores níveis de fluxo online, sentimentos mais agradáveis durante a sua navegação, uma maior utilidade percebida do produto, avaliaram mais positivamente os Óculos da Google, manifestaram uma atitude ao uso do produto tendencialmente maior e navegaram durante mais tempo neste site em detrimento do site de conteúdo. Os resultados revelaram ainda existir um efeito de interação entre a inovação na disponibilidade para a tecnologia e o tipo de site para com a intenção de uso do produto, com aplicações a nível do marketing e publicidade online.

Interfaces humano-computador com reconhecimento de gestos e representação holográfica

Dissertação de mestrado, Engenharia Elétrica e Eletrónica, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2015