Towards a unified European electricity market: The contribution of data-mining to support realistic simulation studies

Worldwide electricity markets have been evolving into regional and even continental scales. The aim at an efficient use of renewable based generation in places where it exceeds the local needs is one of the main reasons. A reference case of this evolution is the European Electricity Market, where countries are connected, and several regional markets were created, each one grouping several countries, and supporting transactions of huge amounts of electrical energy. The continuous transformations electricity markets have been experiencing over the years create the need to use simulation platforms to support operators, regulators, and involved players for understanding and dealing with this complex environment. This paper focuses on demonstrating the advantage that real electricity markets data has for the creation of realistic simulation scenarios, which allow the study of the impacts and implications that electricity markets transformations will bring to the participant countries. A case study using MASCEM (Multi-Agent System for Competitive Electricity Markets) is presented, with a scenario based on real data, simulating the European Electricity Market environment, and comparing its performance when using several different market mechanisms.

A Communication and Resources Management Scheme to Support the Smart Grid Integration of Multiplayers Access to Resources Information

The increasing and intensive integration of distributed energy resources into distribution systems requires adequate methodologies to ensure a secure operation according to the smart grid paradigm. In this context, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) systems are an essential infrastructure. This paper presents a conceptual design of a communication and resources management scheme based on an intelligent SCADA with a decentralized, flexible, and intelligent approach, adaptive to the context (context awareness). The methodology is used to support the energy resource management considering all the involved costs, power flows, and electricity prices leading to the network reconfiguration. The methodology also addresses the definition of the information access permissions of each player to each resource. The paper includes a 33-bus network used in a case study that considers an intensive use of distributed energy resources in five distinct implemented operation contexts.

Study of Load Curves Concerning the Influence of Socioeconomic and Cultural Issues

The increase of electricity demand in Brazil, the lack of the next major hydroelectric reservoirs implementation, and the growth of environmental concerns lead utilities to seek an improved system planning to meet these energy needs. The great diversity of economic, social, climatic, and cultural conditions in the country have been causing a more difficult planning of the power system. The work presented in this paper concerns the development of an algorithm that aims studying the influence of the issues mentioned in load curves. Focus is given to residential consumers. The consumption device with highest influence in the load curve is also identified. The methodology developed gains increasing importance in the system planning and operation, namely in the smart grids context.

Solar Intensity Forecasting using Artificial Neural Networks and Support Vector Machines

This paper presents several forecasting methodologies based on the application of Artificial Neural Networks (ANN) and Support Vector Machines (SVM), directed to the prediction of the solar radiance intensity. The methodologies differ from each other by using different information in the training of the methods, i.e, different environmental complementary fields such as the wind speed, temperature, and humidity. Additionally, different ways of considering the data series information have been considered. Sensitivity testing has been performed on all methodologies in order to achieve the best parameterizations for the proposed approaches. Results show that the SVM approach using the exponential Radial Basis Function (eRBF) is capable of achieving the best forecasting results, and in half execution time of the ANN based approaches.

Short-term Wind Speed Forecasting using Support Vector Machines

Wind speed forecasting has been becoming an important field of research to support the electricity industry mainly due to the increasing use of distributed energy sources, largely based on renewable sources. This type of electricity generation is highly dependent on the weather conditions variability, particularly the variability of the wind speed. Therefore, accurate wind power forecasting models are required to the operation and planning of wind plants and power systems. A Support Vector Machines (SVM) model for short-term wind speed is proposed and its performance is evaluated and compared with several artificial neural network (ANN) based approaches. A case study based on a real database regarding 3 years for predicting wind speed at 5 minutes intervals is presented.

Quantum-based Particle Swarm Optimization Application to Studies of Aggregated Consumption Shifting and Generation Scheduling in Smart Grids

Demand response programs and models have been developed and implemented for an improved performance of electricity markets, taking full advantage of smart grids. Studying and addressing the consumers’ flexibility and network operation scenarios makes possible to design improved demand response models and programs. The methodology proposed in the present paper aims to address the definition of demand response programs that consider the demand shifting between periods, regarding the occurrence of multi-period demand response events. The optimization model focuses on minimizing the network and resources operation costs for a Virtual Power Player. Quantum Particle Swarm Optimization has been used in order to obtain the solutions for the optimization model that is applied to a large set of operation scenarios. The implemented case study illustrates the use of the proposed methodology to support the decisions of the Virtual Power Player in what concerns the duration of each demand response event.

Data Mining Approach to support the Generation of Realistic Scenarios for Multi-Agent simulation of Electricity Markets

This paper presents the Realistic Scenarios Generator (RealScen), a tool that processes data from real electricity markets to generate realistic scenarios that enable the modeling of electricity market players’ characteristics and strategic behavior. The proposed tool provides significant advantages to the decision making process in an electricity market environment, especially when coupled with a multi-agent electricity markets simulator. The generation of realistic scenarios is performed using mechanisms for intelligent data analysis, which are based on artificial intelligence and data mining algorithms. These techniques allow the study of realistic scenarios, adapted to the existing markets, and improve the representation of market entities as software agents, enabling a detailed modeling of their profiles and strategies. This work contributes significantly to the understanding of the interactions between the entities acting in electricity markets by increasing the capability and realism of market simulations.

Voltage Analysis and Load Curtailment Minimization in Sub-transmission Networks with Distributed Generation

Most of distributed generation and smart grid research works are dedicated to network operation parameters studies, reliability, etc. However, many of these works normally uses traditional test systems, for instance, IEEE test systems. This paper proposes voltage magnitude and reliability studies in presence of fault conditions, considering realistic conditions found in countries like Brazil. The methodology considers a hybrid method of fuzzy set and Monte Carlo simulation based on the fuzzy-probabilistic models and a remedial action algorithm which is based on optimal power flow. To illustrate the application of the proposed method, the paper includes a case study that considers a real 12-bus sub-transmission network.

Shoulder Kinematics Is Not Influenced by External Load During Elevation in the Scapular Plane

The current study aimed to compare the shoulder kinematics (3D scapular orientation, scapular angular displacement and scapulohumeral rhythm) of asymptomatic participants under unloaded and loaded conditions during unilateral shoulder elevation in the scapular plane. We used a repeated-measures design with a convenience sample. Eleven male participants with an age range of 21–28 years with no recent history of shoulder injury participated in the study. The participants performed isometric shoulder elevation from a neutral position to approximately 150 degrees of elevation in the scapular plane in intervals of approximately 30 degrees during unloaded and loaded conditions. Shoulder kinematic data were obtained with videogrammetry. During shoulder elevation, the scapula rotated upwardly and externally, and tilted posteriorly. The addition of an external load did not affect 3D scapular orientation, scapular angular displacement, or scapulohumeral rhythm throughout shoulder elevation (P > .05). In clinical practice, clinicians should expect to observe upward and external rotation and posterior tilt of the scapula during their assessments of shoulder elevation. Such behavior was not influenced by an external load normalized to 5% of body weight when performed in an asymptomatic population.

Robustness of timber structures in seismic areas

Some of the properties sought in seismic design of buildings are also considered fundamental to guarantee structural robustness. Moreover, some key concepts are common to both seismic and robustness design. In fact, both analyses consider events with a very small probability of occurrence, and consequently, a significant level of damage is admissible. As very rare events,in both cases, the actions are extremely hard to quantify. The acceptance of limited damage requires a system based analysis of structures, rather than an element by element methodology, as employed for other load cases. As for robustness analysis, in seismic design the main objective is to guarantee that the structure survives an earthquake, without extensive damage. In the case of seismic design, this is achieved by guaranteeing the dissipation of energy through plastic hinges distributed in the structure. For this to be possible, some key properties must be assured, in particular ductility and redundancy. The same properties could be fundamental in robustness design, as a structure can only sustain significant damage if capable of distributing stresses to parts of the structure unaffected by the triggering event. Timber is often used for primary load‐bearing elements in single storey long‐span structures for public buildings and arenas, where severe consequences can be expected if one or more of the primary load bearing elements fail. The structural system used for these structures consists of main frames, secondary elements and bracing elements. The main frame, composed by columns and beams, can be seen as key elements in the system and should be designed with high safety against failure and under strict quality control. The main frames may sometimes be designed with moment resisting joints between columns and beams. Scenarios, where one or more of these key elements, fail should be considered at least for high consequence buildings. Two alternative strategies may be applied: isolation of collapsing sections and, provision of alternate load paths [1]. The first one is relatively straightforward to provide by deliberately designing the secondary structural system less strong and stiff. Alternatively, the secondary structural system and the bracing system can be design so that loss of capacity in the main frame does not lead to the collapse. A case study has been selected aiming to assess the consequences of these two different strategies, in particular, under seismic loads.

Planeamento de redes de distribuição de energia

O planeamento de redes de distribuição tem como objetivo assegurar a existência de capacidade nas redes para a fornecimento de energia elétrica com bons níveis de qualidade de serviço tendo em conta os fatores económicos associados. No âmbito do trabalho apresentado na presente dissertação, foi elaborado um modelo de planeamento que determina a configuração de rede resultante da minimização de custos associados a: 1) perdas por efeito de joule; 2) investimento em novos componentes; 3) energia não entregue. A incerteza associada ao valor do consumo de cada carga é modelada através de lógica difusa. O problema de otimização definido é resolvido pelo método de decomposição de benders que contempla dois trânsitos de potências ótimos (modelo DC e modelo AC) no problema mestre e escravo respectivamente para validação de restrições. Foram também definidos critérios de paragem do método de decomposição de benders. O modelo proposto classifica-se como programação não linear inteira mista e foi implementado na ferramenta de otimização General Algebraic Modeling System (GAMS). O modelo desenvolvido tem em conta todos componentes das redes para a otimização do planeamento, conforme podemos analisar nos casos de estudo implementados. Cada caso de estudo é definido pela variação da importância que cada uma das variáveis do problema toma, tendo em vista cobrir de alguma todos os cenários de operação expetáveis. Através destes casos de estudo verifica-se as várias configurações que a rede pode tomar, tendo em conta as importâncias atribuídas a cada uma das variáveis, bem como os respetivos custos associados a cada solução. Este trabalho oferece um considerável contributo no âmbito do planeamento de redes de distribuição, pois comporta diferentes variáveis para a execução do mesmo. É também um modelo bastante robusto não perdendo o ‘norte’ no encontro de solução para redes de grande dimensão, com maior número de componentes.

Paralisia cerebral na Região de Lisboa e Vale do Tejo : factores de risco : caracterização multidimensional : inclusão escolar

RESUMO - A Paralisia Cerebral (PC) deve ser olhada como uma patologia do neurodesenvolvimento: a infância é um período de actividade exploratória por essência, a restrição motora condiciona as várias áreas do desenvolvimento. Contextos, apoios, oportunidades e experiências de vida serão determinantes no desenvolvimento de todo o seu potencial. Objectivos/finalidade: Identificar, descrever, comparar e analisar factores de risco associados à PC, sua caracterização multidimensional e integração escolar aos 5 e 10 anos. Procurou‐se contribuir para a sua prevenção primária e secundária, e obter dados para planeamento e implementação dos programas de apoio. Métodos: Adoptou‐se a abordagem do Programa Nacional de Vigilância da Paralisia Cerebral (PNVPC) e da Surveillance of Cerebral Palsy in Europe (SCPE). Analisaram‐se factores de risco, competências funcionais, défices associados, severidade e integração escolar de duas populações de Lisboa e Vale do Tejo, (nascimento 1996/1997‐2001/2002 e prevalência aos 5 e 10 anos). Descreveram‐se os dados, efectuaram‐se correlações, aplicaram‐se testes de independência e compararam‐se com dados dos nadovivos, dados nacionais e europeus. Analisaram‐se os factores que influenciaram a integração escolar através de métodos de regressão logística. Resultados/Conclusões/Recomendações: 1,65‰ e 1,57‰ dos nadovivos desenvolveram PC; a prevalência aos 5 anos foi de 1,7‰ e de 1,48‰; 5,9% e 7,9% faleceram antes dos 5 anos. Em 2001/2002 verificou‐se aumento de: PC espástica bilateral‐2/3membros, prematuridade, causa pos‐neonatal, níveis funcionais ligeiros e graves; percentil estaturo‐ponderal <3 (5‐anos). Diminuição de: disquinésia, anóxia e alguns défices associados. Destacaram‐se as associação: prematuridade e PC espástica bilateral‐ 2/3membros; nascer de termo e anóxia, disquinésia, primíparas, défices associados e severidade; infecção pré‐natal e QI<50, epilepsia e severidade; causa pos‐neonatal e PC espástica bilateral‐4membros e múltiplos défices. Aos 5 anos, as variáveis explicativas para a não inclusão escolar foram: QI<50 e epilepsia; uma elevada percentagem de crianças com PC moderada/grave encontrava‐se integrada; 75% das que se encontravam desintegradas mantiveram‐se nesta situação aos 10. Nesta idade, as variáveis explicativas para a não inclusão escolar foram: QI<50 e motricidade fina; 35,1% encontrava‐se fora do ensino regular; 4,5%, embora em idade de escolaridade obrigatória, não frequentavam qualquer estabelecimento escolar. Informação sistematizada, abrangente, objectiva, simples e acessível, sobre novos casos de PC, factores de risco, prevalência em idades‐chave e caracterização multidimensional constitui uma ferramenta clínica e epidemiológica, que deve sustentar as políticas de saúde, educacionais e sociais, contribuindo para a permanência destas crianças no ensino regular, trazendo às crianças e famílias o suporte que as encorajem e sustentem nestes processos. ABSTRACT ------- Cerebral Palsy (CP) must be recognized as a neurodevelopmental disorder: childhood is, on its nature, a period for exploring the environment and therefore motor deficit interferes with all developmental areas. The context, support, opportunities and life experiences are determinants for the development of his full potential. Objective/Aim: To identify, describe, compare and analyze CP risk factors the multidimensional characterization and school integration levels at the age of 5 and 10 years. We aim to contribute to CP primary and secondary prevention and provide information for service planning and implementation of support programs. Methods: The approach of National Cerebral Palsy Surveillance Programme (NCPSP) and Surveillance of Cerebral Palsy in Europe (SCPE) were used. For two groups of children from Lisboa e Vale do Tejo region, birth data 1996/1997‐2001/2002 and prevalence at 5 and 10 years, were analyzed: CP risk factors, functional ability, associated impairments, severity and school integration settings. Data collected was described, analyzed using correlations, applied tests of independence and compared with new born data, national data and european data. To analyze the factors related to school inclusive settings, logistic regression was appealed. Results/Conclusions/Recommendations: 1,65% and 1,57‰ of the new‐born alive developed CP. The prevalence at 5 years was 1,7‰ and 1,48‰ 5,9% and 7,9% died before their 5th birthday. Bilateral spastic CP 2/3limb, preterm birth, cases of post‐neonatal origin, mild and sever functional impairment; weight and height percentile <3 at 5 years old Increased in 2001. Decreased dyskinetic CP, anoxia and some additional imparments. Were identified among other the association between prematurity and spastic bilateral CP‐2/3 members; born at term and anoxia, dyskinetic CP, first child, associated impairments and severity; prenatal infection and IQ<50, epilepsy and severity; post‐neonatal cause and spastic bilateral CP‐4 members and associated impairments. At 5‐years‐old the more explanatory variables for not be in a school inclusive settings were IQ<50 and epilepsy, a high percentage of children with moderate/severe CP was attending regular school, but most children who were out of inclusive settings at 5 years continue on this situations at 10‐years‐old. At this age the more explanatory variables for not be in a school inclusive settings were: IQ<50 and upper limb function; 35,1% were out of regular school; 4,5%, even in compulsory school age, are out of school. Standardized comprehensive, objective, simple and accessible information about CP new cases, risk factors, prevalence in the key‐age and children multidimensional characterization constitutes a clinical and epidemiological tool that should sustain health, educational and social policy. This would support the continuity of these children in regular schools, encouraging g them and their families in these processes.

Modelação Dinâmica de Sistemas de Drenagem Urbana. Aplicação a um caso de estudo

A crescente expansão urbana e o incremento das exigências ambientais e financeiras promovem a implementação de abordagens sustentáveis para a gestão das infraestruturas sanitárias. Assim, o recurso a instrumentos de monitorização e à modelação matemática surge como o caminho para a racionalização do investimento e a otimização dos sistemas existentes. Neste contexto, a modelação dinâmica de sistemas de drenagem urbana assume relevância para o controlo e redução dos caudais em excesso e das descargas de poluentes nos meios recetores, resultantes de um incremento significativo de afluências pluviais indevidas, de problemas de sub-dimensionamento ou falta de operação e manutenção. O objetivo da presente dissertação consiste na modelação, calibração e diagnóstico do sistema intercetor de Lordelo utilizando o software Storm Water Management Model, através dos dados recolhidos a partir do projeto de Reabilitação dos intercetores de Lordelo, elaborado pela Noraqua. A modelação considera a avaliação das afluências de tempo seco e as afluências pluviais pelo software Sanitary Sewer Overflow Analysis and Planning Toolbox. Com efeito, a simulação dinâmica, permitiu um conhecimento mais detalhado do sistema, avaliando a capacidade hidráulica e localizando os pontos propícios a inundações. Assim, foi possível testar soluções de beneficiação do sistema, englobando a problemática das afluências pluviais indevidas calibradas. Apesar das dificuldades sentidas face à qualidade dos dados existentes, verificou-se que o SSOAP e o SWMM são ferramentas úteis na deteção, diagnóstico e redução dos caudais em excesso e que o procedimento utilizado pode ser aplicado a sistemas semelhantes, como forma de definir a melhor solução técnica e económica ao nível do planeamento, operação e reabilitação do sistema.

Dimensionamento de pilares mistos aço-betão segundo a EN 1994-1-1 através de uma aplicação informática

O presente trabalho debruça-se sobre as estruturas mistas aço-betão, com foco nos pilares mistos e no seu dimensionamento segundo a norma europeia EN1994-1-1 (EC4) [1]. Um pilar misto aço-betão pode definir-se como um elemento de aço, laminado ou composto, que trabalha em conjunto com o betão, podendo as secções serem classificados como revestidas ou preenchidas. Com a crescente evolução das técnicas construtivas, as estruturas mistas aço-betão aparecem como soluções viáveis e seguras, tornando-se numa opção competitiva em relação às soluções tradicionais de betão armado e de aço estrutural. Isto, devido à grande capacidade de carga proporcionada por secções mais reduzidas, à boa relação de rigidez e bom comportamento perante os fenómenos de encurvadura. Com o surgimento da recente norma europeia EC4, não obstante a complexidade das metodologias de verificação da segurança propostas, há uma maior confiança na utilização deste tipo de estrutura por parte dos projetistas. É neste contexto que surge a necessidade de desenvolver ferramentas de cálculo expedito que possam ser utilizadas em gabinete de projeto, salvaguardando todos os aspectos regulamentares de verificação da segurança preconizados no EC4, de que é exemplo o dimensionamento de pilares mistos abordados no presente trabalho. De forma a validar a ferramenta desenvolvida é proposto um caso de estudo, com o objectivo de obter soluções de pilares mistos com dimensões otimizadas, fazendo as verificações previstas no EC4. Os resultados obtidos na ferramenta são comparados com os resultados obtidos através de cálculos analíticos.

Ferramentas de gestão de redes e classificação de tráfego: estudo de um caso

A gestão de redes informáticas converteu-se num fator vital para uma rede operar de forma eficiente, produtiva e lucrativa. A gestão envolve a monitorização e o controlo dos sistemas para que estes funcionam como o pretendido, ações de configuração, monitorização, reconfiguração dos componentes, são essenciais para o objetivo de melhorar o desempenho, diminuir o tempo de inatividade, melhor a segurança e efetuar contabilização. Paralelamente, a classificação de tráfego é um tema de bastante relevância em várias atividades relacionadas com as redes, tais como a previsão de QoS, segurança, monitorização, contabilização, planeamento de capacidade de backbones e deteção de invasão. A variação de determinados tipos de tráfego pode influenciar, decisões técnicas na área da gestão de redes, assim como decisões políticas e sociais. Neste trabalho pretende-se desenvolver um estudo dos vários protocolos, ferramentas de gestão e de classificação de tráfego disponíveis para apoiar a atividade de gestão. O estudo efetuado terminou com a proposta e implementação de uma solução de gestão adequado a um cenário real, bastante rico na diversidade de tecnologias e sistemas.