Quantifizierung operationeller Risiken: Der Loss Distribution Approach

Im Rahmen der aktuellen Diskussion über die effektive Messung operationeller Risiken auf der Basis interner Modelle hat vor allem der Loss Distribution Approach in der Literatur be-sondere Beachtung gefunden. Dieser Ansatz hat seine Wurzeln in einem traditionellen Ansatz der Versicherungsmathematik, der kollektiven Risikotheorie. Die vorliegende Ausarbeitung stellt daher die kollektive Risikotheorie in ihren Grundelemen-ten dar, stellt die Verbindung zur Modellierung operationeller Risiken her und gibt einen Überblick über aktuelle Entwicklungen im Rahmen des Loss Distribution Approach.

LVDC power distribution system: computational modelling

In the doctoral dissertation, low-voltage direct current (LVDC) distribution system stability, supply security and power quality are evaluated by computational modelling and measurements on an LVDC research platform. Computational models for the LVDC network analysis are developed. Time-domain simulation models are implemented in the time-domain simulation environment PSCAD/EMTDC. The PSCAD/EMTDC models of the LVDC network are applied to the transient behaviour and power quality studies. The LVDC network power loss model is developed in a MATLAB environment and is capable of fast estimation of the network and component power losses. The model integrates analytical equations that describe the power loss mechanism of the network components with power flow calculations. For an LVDC network research platform, a monitoring and control software solution is developed. The solution is used to deliver measurement data for verification of the developed models and analysis of the modelling results. In the work, the power loss mechanism of the LVDC network components and its main dependencies are described. Energy loss distribution of the LVDC network components is presented. Power quality measurements and current spectra are provided and harmonic pollution on the DC network is analysed. The transient behaviour of the network is verified through time-domain simulations. DC capacitor guidelines for an LVDC power distribution network are introduced. The power loss analysis results show that one of the main optimisation targets for an LVDC power distribution network should be reduction of the no-load losses and efficiency improvement of converters at partial loads. Low-frequency spectra of the network voltages and currents are shown, and harmonic propagation is analysed. Power quality in the LVDC network point of common coupling (PCC) is discussed. Power quality standard requirements are shown to be met by the LVDC network. The network behaviour during transients is analysed by time-domain simulations. The network is shown to be transient stable during large-scale disturbances. Measurement results on the LVDC research platform proving this are presented in the work.

The connection between distortion risk measures and ordered weighted averaging operators

Distortion risk measures summarize the risk of a loss distribution by means of a single value. In fuzzy systems, the Ordered Weighted Averaging (OWA) and Weighted Ordered Weighted Averaging (WOWA) operators are used to aggregate a large number of fuzzy rules into a single value. We show that these concepts can be derived from the Choquet integral, and then the mathematical relationship between distortion risk measures and the OWA and WOWA operators for discrete and finite random variables is presented. This connection offers a new interpretation of distortion risk measures and, in particular, Value-at-Risk and Tail Value-at-Risk can be understood from an aggregation operator perspective. The theoretical results are illustrated in an example and the degree of orness concept is discussed.

Induction Motor Drive Energy Efficiency - Simulation and Analysis

A coupled system simulator, based on analytical circuit equations and a finite element method (FEM) model of the motor has been developed and it is used to analyse a frequency-converterfed industrial squirrel-cage induction motor. Two control systems that emulate the behaviour of commercial direct-torque-controlled (DTC) and vector-controlled industrial frequency converters have been studied, implemented in the simulation software and verified by extensive laboratory tests. Numerous factors that affect the operation of a variable speed drive (VSD) and its energy efficiency have been investigated, and their significance in the simulation of the VSD results has been studied. The dependency of the frequency converter, induction motor and system losses on the switching frequency is investigated by simulations and measurements at different speeds for both the vector control and the DTC. Intensive laboratory measurements have been carried out to verify the simulation results.

Wind Turbine Direct-Drive Permanent-Magnet Generator with Direct Liquid Cooling for Mass Reduction

Today’s electrical machine technology allows increasing the wind turbine output power by an order of magnitude from the technology that existed only ten years ago. However, it is sometimes argued that high-power direct-drive wind turbine generators will prove to be of limited practical importance because of their relatively large size and weight. The limited space for the generator in a wind turbine application together with the growing use of wind energy pose a challenge for the design engineers who are trying to increase torque without making the generator larger. When it comes to high torque density, the limiting factor in every electrical machine is heat, and if the electrical machine parts exceed their maximum allowable continuous operating temperature, even for a short time, they can suffer permanent damage. Therefore, highly efficient thermal design or cooling methods is needed. One of the promising solutions to enhance heat transfer performances of high-power, low-speed electrical machines is the direct cooling of the windings. This doctoral dissertation proposes a rotor-surface-magnet synchronous generator with a fractional slot nonoverlapping stator winding made of hollow conductors, through which liquid coolant can be passed directly during the application of current in order to increase the convective heat transfer capabilities and reduce the generator mass. This doctoral dissertation focuses on the electromagnetic design of a liquid-cooled direct-drive permanent-magnet synchronous generator (LC DD-PMSG) for a directdrive wind turbine application. The analytical calculation of the magnetic field distribution is carried out with the ambition of fast and accurate predicting of the main dimensions of the machine and especially the thickness of the permanent magnets; the generator electromagnetic parameters as well as the design optimization. The focus is on the generator design with a fractional slot non-overlapping winding placed into open stator slots. This is an a priori selection to guarantee easy manufacturing of the LC winding. A thermal analysis of the LC DD-PMSG based on a lumped parameter thermal model takes place with the ambition of evaluating the generator thermal performance. The thermal model was adapted to take into account the uneven copper loss distribution resulting from the skin effect as well as the effect of temperature on the copper winding resistance and the thermophysical properties of the coolant. The developed lumpedparameter thermal model and the analytical calculation of the magnetic field distribution can both be integrated with the presented algorithm to optimize an LC DD-PMSG design. Based on an instrumented small prototype with liquid-cooled tooth-coils, the following targets have been achieved: experimental determination of the performance of the direct liquid cooling of the stator winding and validating the temperatures predicted by an analytical thermal model; proving the feasibility of manufacturing the liquid-cooled tooth-coil winding; moreover, demonstration of the objectives of the project to potential customers.

Permanent magnet synchronous generator design solution for large directdrive wind turbines: Thermal behavior of the LC DD-PMSG

Wind is one of the most compelling forms of indirect solar energy. Available now, the conversion of wind power into electricity is and will continue to be an important element of energy self-sufficiency planning. This paper is one in a series intended to report on the development of a new type of generator for wind energy; a compact, high-power, direct-drive permanent magnet synchronous generator (DD-PMSG) that uses direct liquid cooling (LC) of the stator windings to manage Joule heating losses. The main param-eters of the subject LC DD-PMSG are 8 MW, 3.3 kV, and 11 Hz. The stator winding is cooled directly by deionized water, which flows through the continuous hollow conductor of each stator tooth-coil winding. The design of the machine is to a large degree subordinate to the use of these solid-copper tooth-coils. Both steady-state and timedependent temperature distributions for LC DD-PMSG were examined with calculations based on a lumpedparameter thermal model, which makes it possible to account for uneven heat loss distribution in the stator conductors and the conductor cooling system. Transient calculations reveal the copper winding temperature distribution for an example duty cycle during variable-speed wind turbine operation. The cooling performance of the liquid cooled tooth-coil design was predicted via finite element analysis. An instrumented cooling loop featuring a pair of LC tooth-coils embedded in a lamination stack was built and laboratory tested to verify the analytical model. Predicted and measured results were in agreement, confirming the predicted satisfactory operation of the LC DD-PMSG cooling technology approach as a whole.

Economic capital allocation

For my Licentiate thesis, I conducted research on risk measures. Continuing with this research, I now focus on capital allocation. In the proportional capital allocation principle, the choice of risk measure plays a very important part. In the chapters Introduction and Basic concepts, we introduce three definitions of economic capital, discuss the purpose of capital allocation, give different viewpoints of capital allocation and present an overview of relevant literature. Risk measures are defined and the concept of coherent risk measure is introduced. Examples of important risk measures are given, e. g., Value at Risk (VaR), Tail Value at Risk (TVaR). We also discuss the implications of dependence and review some important distributions. In the following chapter on Capital allocation we introduce different principles for allocating capital. We prefer to work with the proportional allocation method. In the following chapter, Capital allocation based on tails, we focus on insurance business lines with heavy-tailed loss distribution. To emphasize capital allocation based on tails, we define the following risk measures: Conditional Expectation, Upper Tail Covariance and Tail Covariance Premium Adjusted (TCPA). In the final chapter, called Illustrative case study, we simulate two sets of data with five insurance business lines using Normal copulas and Cauchy copulas. The proportional capital allocation is calculated using TCPA as risk measure. It is compared with the result when VaR is used as risk measure and with covariance capital allocation. In this thesis, it is emphasized that no single allocation principle is perfect for all purposes. When focusing on the tail of losses, the allocation based on TCPA is a good one, since TCPA in a sense includes features of TVaR and Tail covariance.

Retos y alternativas de inversión para las compañías aseguradoras en Colombia

En este documento se explica el rol de las compañías aseguradoras colombianas dentro del sistema pensional y se busca, a través de la comprensión de la evolución del entorno macroeconómico y del marco regulatorio, identificar los retos que enfrentan. Los retos explicados en el documento son tres: el reto de la rentabilidad, el reto que plantean los cambios relativamente frecuentes de la regulación, y el reto del “calce”. El documento se enfoca principalmente en el reto de la rentabilidad y desarrolla un ejercicio de frontera eficiente que utiliza retornos esperados calculados a partir de la metodología de Damodaran (2012). Los resultados del ejercicio soportan la idea de que en efecto los retornos esperados serán menores para cualquier nivel de riesgo y sugiere que ante tal panorama, la relajación de las restricciones impuestas por el Régimen de inversiones podría alivianar los preocupaciones de las compañías aseguradoras en esta materia. Para los otros dos retos también se sugieren alternativas: el Algorithmic Trading para el caso del reto que impone los cambios en la regulación, y las Asociaciones Público-Privadas para abordar el reto del “calce”.

Risco operacional - modelos de alocação de capital aplicados aos bancos no Brasil

Nos últimos tempos, mensurar o Risco Operacional (RO) tornou-se o grande desafio para instituições financeiras no mundo todo, principalmente com a implementação das regras de alocação de capital regulatório do Novo Acordo de Capital da Basiléia (NACB). No Brasil, ao final de 2004, o Banco Central (BACEN) estabeleceu um cronograma de metas e disponibilizou uma equipe responsável pela adaptação e implementação dessas regras no sistema financeiro nacional. A Federação de Bancos Brasileiros (FEBRABAN) também divulgou recente pesquisa de gestão de RO envolvendo vários bancos. Todo esse processo trouxe uma vasta e crescente pesquisa e atividades voltadas para a modelagem de RO no Brasil. Em nosso trabalho, medimos o impacto geral nos banco brasileiros, motivado pelas novas regras de alocação de capital de RO envolvendo os modelos mais básicos do NACB. Também introduzimos um modelo avançado de mensuração de risco, chamado Loss Data Distribution (LDA), que alguns especialistas, provenientes do Risco de Mercado, convencionaram chamar de Value-at-Risk Operacional (VaR Operacional.). Ao final desse trabalho apresentamos um caso prático baseado na implementação do LDA ou VaR

Risco operacional: uma aplicação do modelo de distribuição de perdas agregadas para risco de produção em uma empresa não financeira

O presente trabalho tem como objetivo apresentar por meio de um exemplo prático a quantificação de Risco Operacional, utilizando um Modelo de Distribuição de Perdas Agregadas - LDA, Loss Distribution Approach - aplicado a riscos em instituições não financeiras. A idéia é mostrar como um método simples pode ser aplicado para realizar a gestão do risco operacional com foco em redução de perdas potenciais. O estudo faz uma breve análise sobre algumas técnicas que viabilizam a utilização de dados históricos e de julgamento de especialistas, e em seguida aprofunda-se em um método em que os especialistas inferem diretamente nos parâmetros das distribuições de freqüência e de severidade.

Uma contribuição ao estudo da influência da inflação na distribuição de sobras em uma cooperativa de produção: um estudo de caso

A presente pesquisa teve corno objetivo a análise das demonstrações contábeis de uma cooperativa de produção, após a aplicação dos métodos contábeis que reconhecem os efeitos da inflação sobre as mesmas, procurando definir qual a influência da flutuação de preços na distribuição das Sobras, após a aplicação dos referidos métodos . Na revisão da literatura foram abordados os métodos que reconhecem os efeitos inflacionários sobre as demonstrações contábeis, um breve histórico sobre a legislação que abrange a correçao monetária no Brasil e uma introdução à filosofia, princípios e características das Sociedades Cooperativas (cap.II). O presente estudo foi desenvolvido através do método de Estudo de Caso, em razão da carência de verificações empíricas na área do cooperativismo, e da necessidade de discriminação do método, coleta e tratamento dos dados (cap.III). A seguir, apresenta os resultados alcançados após a aplicação dos métodos do Custo Histórico Corrigido, do Custo Corrente Corrigido Parcial, com a aplicação da variação. mensal do IGP em ambos os métodos, além do método adotado pela legislação brasileira, sendo que este último efetuado com a aplicação do índice oficial no período em observação, isto é, a Obrigação Reajustável do Tesouro Nacional (ORTN) e a variação mensal do índice Geral de Preços (IGP) (cap.IV). Os resultados alcançados permitiram a análise dos mesmos (cap.V), chegando-se as conclusões e, finalmente sugeriu-se uma nova pesquisa na area do cooperativismo (cap. VI).

Modelagem de perdas com ações trabalhistas em instituições financeiras

As perdas trabalhistas nas Instituições Financeiras representam um valor considerável que devem ser consideradas no modelo de capital regulatório para risco operacional, segundo Basileia. A presente dissertação demonstra uma forma de mensurar o risco às quais as Instituições Financeiras estão expostas nesse tipo de perdas. Diversos tipos de distribuições são analisados conforme sua aderência tanto na frequência como na severidade das perdas. Para os valores de frequência, foi obtida uma amostra de dados real, enquanto para a severidade foram utilizados valores obtidos de relatórios de instituto de pesquisa que serviram de insumo para os cálculos de ações trabalhistas conforme legislação brasileira vigente na CLT (Consolidação das Leis do Trabalho).

Robustness and stabilization properties of monetary policy rules in Brazil

Based on three versions of a small macroeconomic model for Brazil, this paper presents empirical evidence on the effects of parameter uncertainty on monetary policy rules and on the robustness of optimal and simple rules over different model specifications. By comparing the optimal policy rule under parameter uncertainty with the rule calculated under purely additive uncertainty, we find that parameter uncertainty should make policymakers react less aggressively to the economy's state variables, as suggested by Brainard's "conservatism principIe", although this effect seems to be relatively small. We then informally investigate each rule's robustness by analyzing the performance of policy rules derived from each model under each one of the alternative models. We find that optimal rules derived from each model perform very poorly under alternative models, whereas a simple Taylor rule is relatively robusto We also fmd that even within a specific model, the Taylor rule may perform better than the optimal rule under particularly unfavorable realizations from the policymaker' s loss distribution function.

Espacialização de informações na gestão de sistemas de abastecimento de água utilizando sistema de informação geográfica

Avaliar a espacialização de informações na gestão de Sistema de Abastecimento de Água (SAA). Para isso, foram definidos e adotados os dados da pesquisa (Fase 1), sendo dividido em dados de perdas reais, comerciais e Despesas de exploração. Na Fase 2, a base cartográfica da área de estudo e os dados adotados foram armazenados e organizados em Sistema de Informação Geográfica (SIG), utilizando o software ArcGis 9.3, onde foi construído o modelo de dados para a pesquisa, e definida a topologia a ser utilizada para identificação dos dados espacializados, a construção do banco de dados georreferenciado e a criação dos layers. Na fase 3 foi realizado o cálculo do balanço hídrico nas principais unidades dos SAAs estudados sendo determinadas as perdas na adução de água bruta, no tratamento, na reservação, e na distribuição. Na fase 4 foram calculados indicadores para avaliar o desempenho dos SAAs, como: índice de cobertura, índice total de perda real, índice de perda na arrecadação, índice de perda de faturamento, índice de consumo de energia em SAA, índice de despesas com energia elétrica, entre outros. Na fase 5 foi proposta a espacialização e apresentação em SIG dos resultados obtidos nas fases anteriores. Com isso, considerando os dados adotados, foi possível identificar os valores das perdas reais e dos indicadores de desempenho em cada setor do SAA estudado, sendo, por exemplo, o setor 9, o que apresentou maior índice de perda total, chegando a 59,10%, seguido dos setores 4, 8 e 5. A perda mais significante para o sistema foi a perda na distribuição, com o setor 9 apresentando perda de 57%; a perda no tratamento foi de 3,4%, no setor 3; e os setores com maior índice de perda na adução, foram os setores 6 e 8, com 3,5%. Os percentuais de água não faturada, foram maiores nos setores 1 e 5. Os setores 1, 3, 4 e 6 são os que apresentaram maior consumo de energia elétrica por volume de água produzido. Portanto, a espacialização dos dados em SIG facilitou a visualização e análise dos dados adotados na pesquisa.

Risikomaße in der Finanzmathematik

„Risikomaße in der Finanzmathematik“ Der Value-at -Risk (VaR) ist ein Risikomaß, dessen Verwendung von der Bankenaufsicht gefordert wird. Der Vorteil des VaR liegt – als Quantil der Ertrags- oder Verlustverteilung - vor allem in seiner einfachen Interpretierbarkeit. Nachteilig ist, dass der linke Rand der Wahrscheinlichkeitsverteilung nicht beachtet wird. Darüber hinaus ist die Berechnung des VaR schwierig, da Quantile nicht additiv sind. Der größte Nachteil des VaR ist in der fehlenden Subadditivität zu sehen. Deswegen werden Alternativen wie Expected Shortfall untersucht. In dieser Arbeit werden zunächst finanzielle Risikomaße eingeführt und einige ihre grundlegenden Eigenschaften festgehalten. Wir beschäftigen uns mit verschiedenen parametrischen und nichtparametrischen Methoden zur Ermittlung des VaR, unter anderen mit ihren Vorteilen und Nachteilen. Des Weiteren beschäftigen wir uns mit parametrischen und nichtparametrischen Schätzern vom VaR in diskreter Zeit. Wir stellen Portfoliooptimierungsprobleme im Black Scholes Modell mit beschränktem VaR und mit beschränkter Varianz vor. Der Vorteil des erstens Ansatzes gegenüber dem zweiten wird hier erläutert. Wir lösen Nutzenoptimierungsprobleme in Bezug auf das Endvermögen mit beschränktem VaR und mit beschränkter Varianz. VaR sagt nichts über den darüber hinausgehenden Verlust aus, während dieser von Expected Shortfall berücksichtigt wird. Deswegen verwenden wir hier den Expected Shortfall anstelle des von Emmer, Korn und Klüppelberg (2001) betrachteten Risikomaßes VaR für die Optimierung des Portfolios im Black Scholes Modell.