Real-time wide-area loading margin sensitivity (WALMS) in power systems

Loading margin sensitivity (LMS) has been widely used in applications in the realm of voltage stability assessment and control. Typically, LMS is derived based on system equilibrium equations near bifurcation and therefore requires full detailed system model and significant computation effort. Availability of phasor measurement units (PMUs) due to the recent development of wide-area monitoring system (WAMS) provides an alternative computation-friendly approach for calculating LMS. With such motivation, this work proposes measurement-based wide-area loading margin sensitivity (WALMS) in bulk power systems. The proposed sensitivity, with its simplicity, has great potential to be embedded in real-time applications. Moreover, the calculation of the WALMS is not limited to low voltage near bifurcation point. A case study on IEEE 39-bus system verifies the proposed sensitivity. Finally, a voltage control scenario demonstrates the potential application of the WALMS.

Wide area kinematic positioning with BeiDou triple frequency signals

A key challenge of wide area kinematic positioning is to overcome the effects of the varying hardware biases in code signals of the BeiDou system. Based on three geometryfree/ionosphere-free combinations, the elevation-dependent code biases are modelled for all BeiDou satellites. Results from the data sets of 30-day for 5 baselines of 533 to 2545 km demonstrate that the wide-lane (WL) integer-fixing success rates of 98% to 100% can be achieved within 25 min. Under the condition of HDOP of less than 2, the overall RMS statistics show that ionospheric-free WL single-epoch solutions achieve 24 to 50 cm in the horizontal direction. Smoothing processing over the moving window of 20 min reduces the RMS values by a factor of about 2. Considering distance-independent nature, the above results show the potential that reliable and high precision positioning services could be provided in a wide area based on a sparsely distributed ground network.

Measuring Web Performance in the Wide Area

One of the most vexing questions facing researchers interested in the World Wide Web is why users often experience long delays in document retrieval. The Internet's size, complexity, and continued growth make this a difficult question to answer. We describe the Wide Area Web Measurement project (WAWM) which uses an infrastructure distributed across the Internet to study Web performance. The infrastructure enables simultaneous measurements of Web client performance, network performance and Web server performance. The infrastructure uses a Web traffic generator to create representative workloads on servers, and both active and passive tools to measure performance characteristics. Initial results based on a prototype installation of the infrastructure are presented in this paper.

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.

Wide Area Detection System (WADS) - breadboard software description and field test results. Final report.

Federal Highway Administration, Washington, D.C.

Public libraries and the Internet : study results, policy issues, and recommendations /

Mode of access: Internet.

A design pattern for efficient retrieval of large data sets from remote data sources

Retrieving large amounts of information over wide area networks, including the Internet, is problematic due to issues arising from latency of response, lack of direct memory access to data serving resources, and fault tolerance. This paper describes a design pattern for solving the issues of handling results from queries that return large amounts of data. Typically these queries would be made by a client process across a wide area network (or Internet), with one or more middle-tiers, to a relational database residing on a remote server. The solution involves implementing a combination of data retrieval strategies, including the use of iterators for traversing data sets and providing an appropriate level of abstraction to the client, double-buffering of data subsets, multi-threaded data retrieval, and query slicing. This design has recently been implemented and incorporated into the framework of a commercial software product developed at Oracle Corporation.

A Networked Control Systems Perspective for Wide-Area Monitoring Control of Smart Power Grids

This paper presents a networked control systems (NCS) framework for wide area monitoring control of smart power grids. We consider a scenario in which wide area measurements are transmitted to controllers at remote locations. We model the effects of delays and packet dropouts due to limited communication capabilities in the grid. We also design a robust networked controller to damp wide-area oscillations based on information obtained from Wide Area Monitoring Systems (WAMS), and analyze the improvement in system stability due to networked control. With communication integration being an important feature of the smart grid, detailed consideration of the effects of communication is essential in the control design for future power systems. We believe that this work is an essential step in this direction.

Wide Area Passive UHF RFID System using Antenna Diversity Combined with Phase and Frequency Hopping

This paper presents a long range and effectively error-free ultra high frequency (UHF) radio frequency identification (RFID) interrogation system. The system is based on a novel technique whereby two or more spatially separated transmit and receive antennas are used to enable greatly enhanced tag detection performance over longer distances using antenna diversity combined with frequency and phase hopping. The novel technique is first theoretically modelled using a Rician fading channel. It is shown that conventional RFID systems suffer from multi-path fading resulting in nulls in radio environments. We, for the first time, demonstrate that the nulls can be moved around by varying the phase and frequency of the interrogation signals in a multi-antenna system. As a result, much enhanced coverage can be achieved. A proof of principle prototype RFID system is built based on an Impinj R2000 transceiver. The demonstrator system shows that the new approach improves the tag detection accuracy from <50% to 100% and the tag backscatter signal strength by 10dB over a 20 m x 9 m area, compared with a conventional switched multi-antenna RFID system.

Distributed Adaptive Learning Framework for Wide Area Monitoring of Power Systems Integrated with Distributed Generations

This paper presents a preliminary study of developing a novel distributed adaptive real-time learning framework for wide area monitoring of power systems integrated with distributed generations using synchrophasor technology. The framework comprises distributed agents (synchrophasors) for autonomous local condition monitoring and fault detection, and a central unit for generating global view for situation awareness and decision making. Key technologies that can be integrated into this hierarchical distributed learning scheme are discussed to enable real-time information extraction and knowledge discovery for decision making, without explicitly accumulating and storing all raw data by the central unit. Based on this, the configuration of a wide area monitoring system of power systems using synchrophasor technology, and the functionalities for locally installed open-phasor-measurement-units (OpenPMUs) and a central unit are presented. Initial results on anti-islanding protection using the proposed approach are given to illustrate the effectiveness.

Principal Component Analysis of Wide Area Phasor Measurements for Islanding Detection – A Geometric View

This paper presents a new technique for the detectionof islanding conditions in electrical power systems. This problem isespecially prevalent in systems with significant penetrations of distributedrenewable generation. The proposed technique is based onthe application of principal component analysis (PCA) to data setsof wide-area frequency measurements, recorded by phasor measurementunits. The PCA approach was able to detect islandingaccurately and quickly when compared with conventional RoCoFtechniques, as well as with the frequency difference and change-ofangledifference methods recently proposed in the literature. Thereliability and accuracy of the proposed PCA approach is demonstratedby using a number of test cases, which consider islandingand nonislanding events. The test cases are based on real data,recorded from several phasor measurement units located in theU.K. power system.