Observability analysis of electric networks considering branch impedance

This paper presents an analytical method to analyze the effect of X to R ratio as well as impedance value of branches on observability of a network based on un-decoupled formulation of state estimation (SE) and null space of matrices. The results showed that the X to R ratio of branches had no effect on the observability of networks. In addition, it was shown that observability of some networks was affected by impedance values while some others were not affected. In addition, for branch observability analysis of radial network, a simple and quick method is developed. Illustrative examples of the network under transmission and distribution voltages demonstrate the effectiveness of the proposed methods.

Symmetrical components applied to electric power networks.

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Agent based modeling of energy networks

Attempts to model any present or future power grid face a huge challenge because a power grid is a complex system, with feedback and multi-agent behaviors, integrated by generation, distribution, storage and consumption systems, using various control and automation computing systems to manage electricity flows. Our approach to modeling is to build upon an established model of the low voltage electricity network which is tested and proven, by extending it to a generalized energy model. But, in order to address the crucial issues of energy efficiency, additional processes like energy conversion and storage, and further energy carriers, such as gas, heat, etc., besides the traditional electrical one, must be considered. Therefore a more powerful model, provided with enhanced nodes or conversion points, able to deal with multidimensional flows, is being required. This article addresses the issue of modeling a local multi-carrier energy network. This problem can be considered as an extension of modeling a low voltage distribution network located at some urban or rural geographic area. But instead of using an external power flow analysis package to do the power flow calculations, as used in electric networks, in this work we integrate a multiagent algorithm to perform the task, in a concurrent way to the other simulation tasks, and not only for the electric fluid but also for a number of additional energy carriers. As the model is mainly focused in system operation, generation and load models are not developed.

Numerical coupling of thermal-electric network models and energy-transport equations including optoelectronic semiconductor devices

In this work the numerical coupling of thermal and electric network models with model equations for optoelectronic semiconductor devices is presented. Modified nodal analysis (MNA) is applied to model electric networks. Thermal effects are modeled by an accompanying thermal network. Semiconductor devices are modeled by the energy-transport model, that allows for thermal effects. The energy-transport model is expandend to a model for optoelectronic semiconductor devices. The temperature of the crystal lattice of the semiconductor devices is modeled by the heat flow eqaution. The corresponding heat source term is derived under thermodynamical and phenomenological considerations of energy fluxes. The energy-transport model is coupled directly into the network equations and the heat flow equation for the lattice temperature is coupled directly into the accompanying thermal network. The coupled thermal-electric network-device model results in a system of partial differential-algebraic equations (PDAE). Numerical examples are presented for the coupling of network- and one-dimensional semiconductor equations. Hybridized mixed finite elements are applied for the space discretization of the semiconductor equations. Backward difference formluas are applied for time discretization. Thus, positivity of charge carrier densities and continuity of the current density is guaranteed even for the coupled model.

On the synthesis by integer programming of optimal NOR gate networks for four variable switching functions /

"Supported in part by the National Science Foundation under grant no. NSF GJ-503."

Nonlinear electrical networks.

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Application of anomaly technique in wind turbine bearing fault detection

Bearing faults are the most common cause of wind turbine failures. Unavailability and maintenance cost of wind turbines are becoming critically important, with their fast growing in electric networks. Early fault detection can reduce outage time and costs. This paper proposes Anomaly Detection (AD) machine learning algorithms for fault diagnosis of wind turbine bearings. The application of this method on a real data set was conducted and is presented in this paper. For validation and comparison purposes, a set of baseline results are produced using the popular one-class SVM methods to examine the ability of the proposed technique in detecting incipient faults.

Sliding Modes for the Simulation of Mechanical and Electrical Systems Defined by Differential-Algebraic Equations

We offer a technique, motivated by feedback control and specifically sliding mode control, for the simulation of differential-algebraic equations (DAEs) that describe common engineering systems such as constrained multibody mechanical structures and electric networks. Our algorithm exploits the basic results from sliding mode control theory to establish a simulation environment that then requires only the most primitive of numerical solvers. We circumvent the most important requisite for the conventionalsimulation of DAEs: the calculation of a set of consistent initial conditions. Our algorithm, which relies on the enforcement and occurrence of sliding mode, will ensure that the algebraic equation is satisfied by the dynamic system even for inconsistent initial conditions and for all time thereafter. [DOI:10.1115/1.4001904]

Calidad de onda en el servicio eléctrico: causas y efectos de las perturbaciones que afectan la calidad de la electricidad

La qualitat d'ona en el servei elèctric

Monitorización y diagnostico de la calidad de onda : estrategias para la identificación y localización de faltas en sistemas de distribución eléctrica

Control de la qualitat de la Xarxa elèctrixa

A hybrid method for sag source location in power network

The work presented in this paper belongs to the power quality knowledge area and deals with the voltage sags in power transmission and distribution systems. Propagating throughout the power network, voltage sags can cause plenty of problems for domestic and industrial loads that can financially cost a lot. To impose penalties to responsible party and to improve monitoring and mitigation strategies, sags must be located in the power network. With such a worthwhile objective, this paper comes up with a new method for associating a sag waveform with its origin in transmission and distribution networks. It solves this problem through developing hybrid methods which hire multiway principal component analysis (MPCA) as a dimension reduction tool. MPCA reexpresses sag waveforms in a new subspace just in a few scores. We train some well-known classifiers with these scores and exploit them for classification of future sags. The capabilities of the proposed method for dimension reduction and classification are examined using the real data gathered from three substations in Catalonia, Spain. The obtained classification rates certify the goodness and powerfulness of the developed hybrid methods as brand-new tools for sag classification

Visual management of sags and incidents gathered in distribution substations for power quality management

Monitor a distribution network implies working with a huge amount of data coining from the different elements that interact in the network. This paper presents a visualization tool that simplifies the task of searching the database for useful information applicable to fault management or preventive maintenance of the network

Localización de faltas en sistemas de distribución de energía eléctrica usando métodos basados en el modelo y métodos basados en el conocimiento

La calidad de energía eléctrica incluye la calidad del suministro y la calidad de la atención al cliente. La calidad del suministro a su vez se considera que la conforman dos partes, la forma de onda y la continuidad. En esta tesis se aborda la continuidad del suministro a través de la localización de faltas. Este problema se encuentra relativamente resuelto en los sistemas de transmisión, donde por las características homogéneas de la línea, la medición en ambos terminales y la disponibilidad de diversos equipos, se puede localizar el sitio de falta con una precisión relativamente alta. En sistemas de distribución, sin embargo, la localización de faltas es un problema complejo y aún no resuelto. La complejidad es debida principalmente a la presencia de conductores no homogéneos, cargas intermedias, derivaciones laterales y desbalances en el sistema y la carga. Además, normalmente, en estos sistemas sólo se cuenta con medidas en la subestación, y un modelo simplificado del circuito. Los principales esfuerzos en la localización han estado orientados al desarrollo de métodos que utilicen el fundamental de la tensión y de la corriente en la subestación, para estimar la reactancia hasta la falta. Como la obtención de la reactancia permite cuantificar la distancia al sitio de falta a partir del uso del modelo, el Método se considera Basado en el Modelo (MBM). Sin embargo, algunas de sus desventajas están asociadas a la necesidad de un buen modelo del sistema y a la posibilidad de localizar varios sitios donde puede haber ocurrido la falta, esto es, se puede presentar múltiple estimación del sitio de falta. Como aporte, en esta tesis se presenta un análisis y prueba comparativa entre varios de los MBM frecuentemente referenciados. Adicionalmente se complementa la solución con métodos que utilizan otro tipo de información, como la obtenida de las bases históricas de faltas con registros de tensión y corriente medidos en la subestación (no se limita solamente al fundamental). Como herramienta de extracción de información de estos registros, se utilizan y prueban dos técnicas de clasificación (LAMDA y SVM). Éstas relacionan las características obtenidas de la señal, con la zona bajo falta y se denominan en este documento como Métodos de Clasificación Basados en el Conocimiento (MCBC). La información que usan los MCBC se obtiene de los registros de tensión y de corriente medidos en la subestación de distribución, antes, durante y después de la falta. Los registros se procesan para obtener los siguientes descriptores: a) la magnitud de la variación de tensión ( dV ), b) la variación de la magnitud de corriente ( dI ), c) la variación de la potencia ( dS ), d) la reactancia de falta ( Xf ), e) la frecuencia del transitorio ( f ), y f) el valor propio máximo de la matriz de correlación de corrientes (Sv), cada uno de los cuales ha sido seleccionado por facilitar la localización de la falta. A partir de estos descriptores, se proponen diferentes conjuntos de entrenamiento y validación de los MCBC, y mediante una metodología que muestra la posibilidad de hallar relaciones entre estos conjuntos y las zonas en las cuales se presenta la falta, se seleccionan los de mejor comportamiento. Los resultados de aplicación, demuestran que con la combinación de los MCBC con los MBM, se puede reducir el problema de la múltiple estimación del sitio de falta. El MCBC determina la zona de falta, mientras que el MBM encuentra la distancia desde el punto de medida hasta la falta, la integración en un esquema híbrido toma las mejores características de cada método. En este documento, lo que se conoce como híbrido es la combinación de los MBM y los MCBC, de una forma complementaria. Finalmente y para comprobar los aportes de esta tesis, se propone y prueba un esquema de integración híbrida para localización de faltas en dos sistemas de distribución diferentes. Tanto los métodos que usan los parámetros del sistema y se fundamentan en la estimación de la impedancia (MBM), como aquellos que usan como información los descriptores y se fundamentan en técnicas de clasificación (MCBC), muestran su validez para resolver el problema de localización de faltas. Ambas metodologías propuestas tienen ventajas y desventajas, pero según la teoría de integración de métodos presentada, se alcanza una alta complementariedad, que permite la formulación de híbridos que mejoran los resultados, reduciendo o evitando el problema de la múltiple estimación de la falta.

Estudo da comunicação de um compensador série para rede de distribuição com o centro de controle utilizando tecnologia GPRS

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Carregamento ótimo de veículos elétricos considerando as restrições das redes de distribuição de média tensão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS