Python PSS/E Simulation to Test Efficacy of Proposed PMU Based WAMS and Potential WAMPAC Applications

A PSS/E 32 model of a real section of the Northern Ireland electrical grid was dynamically controlled with Python 2.5. In this manner data from a proposed wide area monitoring system was simulated. The area is of interest as it is a weakly coupled distribution grid with significant distributed generation. The data was used to create an optimization and protection metric that reflected reactive power flow, voltage profile, thermal overload and voltage excursions. Step changes in the metric were introduced upon the operation of special protection systems and voltage excursions. A wide variety of grid conditions were simulated while tap changer positions and switched capacitor banks were iterated through; with the most desirable state returning the lowest optimization and protection metric. The optimized metric was compared against the metric generated from the standard system state returned by PSS/E. Various grid scenarios were explored involving an intact network and compromised networks (line loss) under summer maximum, summer minimum and winter maximum conditions. In each instance the output from the installed distributed generation is varied between 0 MW and 80 MW (120% of installed capacity). It is shown that in grid models the triggering of special protection systems is delayed by between 1 MW and 6 MW (1.5% to 9% of capacity), with 3.5 MW being the average. The optimization and protection metric gives a quantitative value for system health and demonstrates the potential efficacy of wide area monitoring for protection and control.

Secure data networks for electrical distribution applications

Smart Grids are characterized by the application of information communication technology (ICT) to solve electrical energy challenges. Electric power networks span large geographical areas, thus a necessary component of many Smart Grid applications is a wide area network (WAN). For the Smart Grid to be successful, utilities must be confident that the communications infrastructure is secure. This paper describes how a WAN can be deployed using WiMAX radio technology to provide high bandwidth communications to areas not commonly served by utility communications, such as generators embedded in the distribution network. A planning exercise is described, using Northern Ireland as a case study. The suitability of the technology for real-time applications is assessed using experimentally obtained latency data.

Towards an Improved Phasor Measurement Unit Data Communications Framework

This paper discusses a proposed new communications framework for phasor measurement units (PMU) optimized for use on wide area networks. Traditional PMU telecoms have been optimized for use in environments where bandwidth is restricted. The new method takes the reliability of the telecommunications medium into account and provides guaranteed delivery of data whilst optimizing for realtime delivery of the most current data. Other important aspects, such as security, are also considered.

IEEE C37.118-2 Synchrophasor Communication Framework

Synchrophasors have become an important part of the modern power system and numerous applications have been developed covering wide-area monitoring, protection and control. Most applications demand continuous transmission of synchrophasor data across large geographical areas and require an efficient communication framework. IEEE C37.118-2 evolved as one of the most successful synchrophasor communication standards and is widely adopted. However, it lacks a predefined security mechanism and is highly vulnerable to cyber attacks. This paper analyzes different types of cyber attacks on IEEE C37.118-2 communication system and evaluates their possible impact on any developed synchrophasor application. Further, the paper also recommends an efficent security mechanism that can provide strong protection against cyber attacks. Although, IEEE C37.118-2 has been widely adopted, there is no clear understanding of the requirements and limitations. To this aim, the paper also presents detailed performance evaluation of IEEE C37.118-2 implementations which could help determine required resources and network characteristics before designing any synchrophasor application.

Contribuição da ecografia cerebral transfontanelar para a avaliação do crescimento cerebral do recém-nascido pré-termo

Tese de doutoramento, Medicina (Pediatria), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2013

Phylogeography and hybridisation in the european polecat : (mustela putorius)

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia da Conservação), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Prevalence of ragweed allergy in rural Geneva - a pilot study.

OBJECTIVE: The prevalence of ragweed allergy is increasing worldwide. Ragweed distribution and abundance is spreading in Europe in a wide area ranging from the Rhone valley in France to Hungary and Ukraine, where the rate of the prevalence can peak at as high as 12%. Low-grade ragweed colonisation was seen in Geneva and Ticino, less than two decades ago. There were fears that allergies to ragweed would increase Switzerland. The intent of this study was to assess the rate of prevalence of sensitisation and allergy to ragweed in the population living in the first rural Swiss setting where ragweed had been identified in 1996, and to evaluate indirectly the efficacy of elimination and containment strategies. MATERIAL AND METHODS: In 2009, 35 adults in a rural village in the Canton of Geneva were recruited. Data were collected by means of questionnaires and skin-prick tests were done on each participant. The study was approved by the local Ethics Committee. RESULTS: Based on questionnaires, 48.6% had rhinitis (95% confidence interval [CI] 32.9-64.4; n = 17/35) and 17.1% asthma (95% CI 8.1-32.6; n = 6/35). Atopy was diagnosed in 26.4% (95% CI 12.9-44.4) of the sample (n = 9/34). Ragweed sensitisation was found in 2.9% (95% CI 0.7-19.7; n = 1/34), mugwort sensitisation in 2.9% (95% CI 0.1-14.9; n = 1/35), alder sensitisation in 17.1% (95% CI 6.6-33.6; n = 6/35), ash sensitisation in 12.5% (95% CI 3.5-29.0; n = 4/32) and grass sensitisation in 22.9% (95% CI 10.4-40.1; n = 8/35). Ragweed (95% CI 0.1-14.9; n = 1/34) and mugwort allergies (95% CI 0.1-14.9; n = 1/35) were both found in 2.9% of the population. CONCLUSION: This study showed a surprisingly low incidence of ragweed sensitisation and allergy, of 2.9% and 2.9%, respectively, 20 years after the first ragweed detection in Geneva. The feared rise in ragweed allergy seems not to have happened in Switzerland, compared with other ragweed colonised countries. These results strongly support early field strategies against ragweed.

Segmentation d’images intravasculaires ultrasonores

L'imagerie intravasculaire ultrasonore (IVUS) est une technologie médicale par cathéter qui produit des images de coupe des vaisseaux sanguins. Elle permet de quantifier et d'étudier la morphologie de plaques d'athérosclérose en plus de visualiser la structure des vaisseaux sanguins (lumière, intima, plaque, média et adventice) en trois dimensions. Depuis quelques années, cette méthode d'imagerie est devenue un outil de choix en recherche aussi bien qu'en clinique pour l'étude de la maladie athérosclérotique. L'imagerie IVUS est par contre affectée par des artéfacts associés aux caractéristiques des capteurs ultrasonores, par la présence de cônes d'ombre causés par les calcifications ou des artères collatérales, par des plaques dont le rendu est hétérogène ou par le chatoiement ultrasonore (speckle) sanguin. L'analyse automatisée de séquences IVUS de grande taille représente donc un défi important. Une méthode de segmentation en trois dimensions (3D) basée sur l'algorithme du fast-marching à interfaces multiples est présentée. La segmentation utilise des attributs des régions et contours des images IVUS. En effet, une nouvelle fonction de vitesse de propagation des interfaces combinant les fonctions de densité de probabilité des tons de gris des composants de la paroi vasculaire et le gradient des intensités est proposée. La segmentation est grandement automatisée puisque la lumière du vaisseau est détectée de façon entièrement automatique. Dans une procédure d'initialisation originale, un minimum d'interactions est nécessaire lorsque les contours initiaux de la paroi externe du vaisseau calculés automatiquement sont proposés à l'utilisateur pour acceptation ou correction sur un nombre limité d'images de coupe longitudinale. La segmentation a été validée à l'aide de séquences IVUS in vivo provenant d'artères fémorales provenant de différents sous-groupes d'acquisitions, c'est-à-dire pré-angioplastie par ballon, post-intervention et à un examen de contrôle 1 an suivant l'intervention. Les résultats ont été comparés avec des contours étalons tracés manuellement par différents experts en analyse d'images IVUS. Les contours de la lumière et de la paroi externe du vaisseau détectés selon la méthode du fast-marching sont en accord avec les tracés manuels des experts puisque les mesures d'aire sont similaires et les différences point-à-point entre les contours sont faibles. De plus, la segmentation par fast-marching 3D s'est effectuée en un temps grandement réduit comparativement à l'analyse manuelle. Il s'agit de la première étude rapportée dans la littérature qui évalue la performance de la segmentation sur différents types d'acquisition IVUS. En conclusion, la segmentation par fast-marching combinant les informations des distributions de tons de gris et du gradient des intensités des images est précise et efficace pour l'analyse de séquences IVUS de grandes tailles. Un outil de segmentation robuste pourrait devenir largement répandu pour la tâche ardue et fastidieuse qu'est l'analyse de ce type d'images.

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.

Recherche et caractérisation de systèmes binaires dont l'une des composantes est de faible masse

Nous présentons la découverte de quatorze nouveaux systèmes binaires ayant une séparation supérieure à 250 UA et dont au moins l'une des composantes est une naine M ou une naine L. Ces systèmes ont d'abord été identifiés en cherchant des objets ayant un mouvement propre commun autour d'étoiles connues possédant un mouvement propre élevé, grâce à une corrélation croisée de grands relevés du ciel dans l'infrarouge proche (2MASS, SDSS et SIMP). Un suivi astrométrique, afin de confirmer le mouvement propre commun, a été réalisé sur toutes les cibles avec la caméra SIMON et/ou la caméra CPAPIR à l'Observatoire du Mont-Mégatic (OMM) ou à l'Observatoire interaméricain du Cerro Tololo (CTIO). Un suivi spectroscopique a aussi été effectué sur la plupart des compagnons avec GMOS ou GNIRS à Gemini afin de déterminer leurs types spectraux. La probabilité que deux objets forment un système binaire par hasard a été évaluée afin de s'assurer que les couples candidats que nous présentons soient réellement liés.Un de nos nouveaux systèmes a un compagnon de masse sous-stellaire : 2M1259+1001 (L4.5). L'étude des systèmes que nous avons découverts pourra, entre autre, nous aider à mieux comprendre les mécanismes de formation des étoiles de très faible masse et des naines brunes.

Acidity and catalytic activity of rare earth modified Al/Zr pillared clays

The pillared montmorillonite has been prepared by exchanging Na+ in the interlayer of montmorillonite with Al hydroxy cation followed by calcination. Pillared clays are also prepared after exchanging Na' ions with Ce, La, Sm-ions and then pillarcd with aluminium oxides, The surface characterisation of the prepared catalysts has been done using XRD and surface area measurements. To probe the acidic property of the system, temperature programmed desorption (TPD) of NH, has been done. Toluene alkylation by benzyl chloride has been carried out for the evaluation of catalytic activity. The most active system is found to be mixed Al/Zr pillarcd montrnorillonite.

Enhanced pH and thermal stabilities of invertase immobilized on montmorillonite K-10

Invertase was adsorbed onto micro-porous acid-activated montmorillonite clay (K-10) by two procedures, namely adsorption and covalent binding. The immobilized enzymes were characterized by XRD, surface area measurements and 27Al NMR. XRD measurements revealed an expansion of clay layers due to immobilization which suggests that intercalation had taken place. Surface area measurements also support this observation. 27Al NMR showed that interaction of enzyme with tetrahedral and octahedral Al changes with the immobilization procedure. Sucrose hydrolysis was performed in a batch reactor. The immobilized enzymes showed enhanced pH and thermal stabilities. Optimum pH and temperature were found to increase upon immobilization. The effectiveness factor (η) and Michaelis constant (Km) suggest that diffusional resistances play a major role in the reaction. The immobilized invertase could be stored in buffer of pH 5 and 6 at 5 °C without any significant loss in activity for 20 days.

Catalytic oxidation of cyclohexane over Cu-Zn-Cr ternary spinel systems

Spinel systems with the composition of Cu 1−x Zn x Cr 2 O 4 [x = 0 CCr, x = 0.25 CZCr-1, x = 0.5 CZCr-2, x = 0.75 CZCr-3 and x = 1 ZCr] were prepared by homogeneous co-precipitation method and were characterized by X-ray diffraction (XRD) and FT-IR spectroscopy. Elemental analysis was done by EDX, and surface area measurements by the BET method. The redox behavior of these catalysts in cyclohexane oxidation at 243 K using TBHP as oxidant was examined. Cyclohexanone was the major product over all catalysts with some cyclohexanol. 69.2% selectivity to cyclohexanol and cyclohexanone at 23% conversion of cyclohexane was realized over zinc chromite spinels in 10 h.

Glucoamylase immobilized on montmorillonite: Synthesis, characterization and starch hydrolysis activity in a fixed bed reactor

Glucoamylase from Aspergillus Niger was immobilized on montmorillonite clay (K-10) by two procedures, adsorption and covalent binding. The immobilized enzymes were characterized using XRD, surface area measurements and 27Al MAS NMR and the activity of the immobilized enzymes for starch hydrolysis was tested in a fixed bed reactor (FBR). XRD shows that enzyme intercalates into the inter-lamellar space of the clay matrix with a layer expansion up to 2.25 nm. Covalently bound glucoamylase demonstrates a sharp decrease in surface area and pore volume that suggests binding of the enzyme at the pore entrance. NMR studies reveal the involvement of octahedral and tetrahedral Al during immobilization. The performance characteristics in FBR were evaluated. Effectiveness factor (η) for FBR is greater than unity demonstrating that activity of enzyme is more than that of the free enzyme. The Michaelis constant (Km) for covalently bound glucoamylase was lower than that for free enzyme, i.e., the affinity for substrate improves upon immobilization. This shows that diffusional effects are completely eliminated in the FBR. Both immobilized systems showed almost 100% initial activity after 96 h of continuous operation. Covalent binding demonstrated better operational stability.

Characterisation of the acid-base properties of pillared montmorillonites

Iron and mixed iron aluminium pillared montrnorillonites prepared by partial hydrolysis method were subjected to room temperature exchange with transition metals of the first series. The resulting materials were characterised by different spectroscopic techniques and surface area measurements. About 1-3% transition metals were incorporated into the porous network. The structural stability of the porous network was not affected by exchange. XRD and AI NMR spectroscopy evidenced the presence of iron substituted Al13 like polymers in FeAl pillared systems. Acidity and basicity benefited much as a result of metal exchange. Acidity and basicity were quantified by model reactions, viz., cumene cracking and cyclohexanol decomposition respectively. The presence of basic sites in otherwise acidic pillared clays, though diminutive in amount can be of much importance in acid base catalysed reactions.