Power and Energy Commons^™

Design Of Shape-Conforming Nosecone For Optimal Fluid Flow From Transonic To Supersonic Range, Anna Tombazzi

Williams Honors College, Honors Research Projects

Modern flight vehicles, such as rockets, missiles, and airplanes, experience a force caused by forebody wave drag during the flight. This drag force is induced when the frontal point of each vehicle breaks the pressure wave during flight. Efforts to reduce this wave drag force to improve flight efficiency include modifying the nosecone profile of the flight vehicles to lower the drag force.

This project revolved around creating a design to make the transformation of nosecone shapes from a ¾ Parabolic profile to a ½ Power Series profile possible, mid-flight. Using a novel nosecone assembly, shape memory alloys (SMAs) and …

Wetting Properties Of Structured Interfaces Composed Of Surface-Attached Spherical Nanoparticles, Bishal Bhattarai

Browse all Theses and Dissertations

In this thesis, the effects of the external pressure and surface energy on stability and wetting transition at nanotextured interfaces are studied using molecular dynamics and continuum simulations. The surface roughness of the composite interface is modeled via an array of spherical nanoparticles with controlled wettability. It was found that in the absence of external pressure, the liquid interface is flat and its location relative to the solid substrate is determined by the radius of the particle and the local contact angle. With increasing pressure on the liquid film, its interface becomes more curved and the three-phase contact line is …

Testing Of Recursive And Non-Recursive Algorithms For Real-Time Phasor And Frequency Estimations In Power Systems, Dhruv Sharma

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Steady-state performance of various recursive and non-recursive algorithms are tested in this report according to the test signals given in the IEEE Standard C37.118.1-2011. Phase magnitude and phase angle of the power grid signals have been estimated using Discrete Fourier Transform (non-recursive), Discrete Fourier Transform (recursive), Least Square, and Wavelet Transform Algorithms. Frequency estimation is performed using Discrete Fourier Transform, Weighted Least Square, and Zero Crossing methods. These algorithms are evaluated in LabView software and tested by generating test signals in a Simulink model. Furthermore, Total Vector Error (TVE) is calculated using dynamic test signals as per the IEEE Standard …

Cyber-Based Contingency Analysis And Insurance Implications Of Power Grid, Zhiyuan Yang

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Cybersecurity for power communication infrastructure is a serious subject that has been discussed for a decade since the first North American Electric Reliability Corporation (NERC) critical infrastructure protection (CIP) initiative in 2006. Its credibility on plausibility has been evidenced by attack events in the recent past. Although this is a "very high impact, rare probability" event, the establishment of quantitative measures would help asset owners in making a series of investment decisions. First, this dissertation tackles attackers' strategies based on the current communication architecture between remote IP-based (unmanned) power substations and energy control centers. Hypothetically, the identification of intrusion paths …

Economic Operation Of Typical Microgrids, Yuanzhen Guo

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

A microgrid is a subnetwork of power system that consists of a group of distributed energy sources and loads. It is designed to integrate distributed generation, loads, energy storage devices, converters, and monitoring and protection devices. Generally, a successful microgrid could run both in island mode (off-grid) and in grid-connected mode (on-grid), being able to convert between two modes at any time. With continuous development of the power system, distributed renewable generation unit accounts for an increasing proportion, since microgrid could effectively connect these generation units to the main grid, thereby improving the energy efficiency and the energy structure. Microgrid …

Stability Analysis And Design Of A Tracking Filter For Variable Frequency Applications, Pranav Aramane

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

The work presented in this thesis is a frequency adaptive tracking filter that can be used in exact tracking of power frequencies and rejection of unwanted harmonics introduced during power disturbances. The power synchronization process includes power converters and other equipment that have many non-linear components that introduce unwanted harmonics. This new design is motivated by the requirement of a filter that can filter all the harmonics and exactly track a rapidly varying fundamental frequency with little time delay and phase error. This thesis analyzes the proposed filter mathematically based on Lyapunov theory and simulations are presented to show the …

Distribution System Optimization With Integrated Distributed Generation, Sarmad Khaleel Ibrahim

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

In this dissertation, several volt-var optimization methods have been proposed to improve the expected performance of the distribution system using distributed renewable energy sources and conventional volt-var control equipment: photovoltaic inverter reactive power control for chance-constrained distribution system performance optimisation, integrated distribution system optimization using a chance-constrained formulation, integrated control of distribution system equipment and distributed generation inverters, and coordination of PV inverters and voltage regulators considering generation correlation and voltage quality constraints for loss minimization. Distributed generation sources (DGs) have important benefits, including the use of renewable resources, increased customer participation, and decreased losses. However, as the penetration level …

A Fault Location Algorithm For Unbalanced Distribution System Without Fault Type Information, Yizhe Li

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

Power system faults normally result in system damage, profit loss and consumer dissatisfaction. Consequently, there is a strong demand on precise and fast fault location estimation for power system to minimize the system restoration time.

This paper examines a method to locate short-circuit faults on a distribution system with unbalanced loads without fault type information. Bus impedance matrix technique was harnessed in the fault location estimation algorithm. The system data including line impedances, source impedance and distribution system layout was assumed to be known factors, hence pre-fault bus impedance can be calculated and implemented into the algorithm. Corresponding methods to …

Intelligent Methods For Optimum Online Adaptive Coordination Of Overcurrent Relays, Ke Xu

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

During the operation in a modern power distribution system, some abnormal events may happen, such as over-voltage, faults, under-frequency and overloading, and so on. These abnormal events may cause a power outage in a distribution system or damages on the equipment in a distribution system. Hence these abnormal events should be identified and isolated by protection systems as quickly as possible to make sure we can maintain a stable and reliable distribution system to supply adequate electric power to the largest number of consumers as we can. To sum up, we need stable and reliable protection systems to satisfy this …

Advanced Synchronous Machine Modeling, Yuqi Zhang

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

The synchronous machine is one of the critical components of electric power systems. Modeling of synchronous machines is essential for power systems analyses. Electric machines are often interfaced with power electronic components. This work presents an advanced synchronous machine modeling, which emphasis on the modeling and simulation of systems that contain a mixture of synchronous machines and power electronic components. Such systems can be found in electric drive systems, dc power systems, renewable energy, and conventional synchronous machine excitation. Numerous models and formulations have been used to study synchronous machines in different applications. Herein, a unified derivation of the various …

Fault Classification And Location Identification On Electrical Transmission Network Based On Machine Learning Methods, Vidya Venkatesh

Theses and Dissertations

Power transmission network is the most important link in the country’s energy system as they carry large amounts of power at high voltages from generators to substations. Modern power system is a complex network and requires high-speed, precise, and reliable protective system. Faults in power system are unavoidable and overhead transmission line faults are generally higher compare to other major components. They not only affect the reliability of the system but also cause widespread impact on the end users. Additionally, the complexity of protecting transmission line configurations increases with as the configurations get more complex. Therefore, prediction of faults (type …

ประสิทธิภาพเชิงนิเวศเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมก๊าซธรรมชาติ, สิริลักษณ์ โรคารักษ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยฉบับนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพเชิงนิเวศเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมก๊าซธรรมชาติแห่งหนึ่ง ในภาคตะวันออกของประเทศไทย โดยใช้การศึกษาการประเมินต้นทุนตลอดวัฏจักรชีวิตผลิตภัณฑ์ควบคู่กับการประเมินวัฏจักรชีวิตผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ช่วยในการตัดสินใจทั้งด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐศาสตร์ ผลการประเมินวัฏจักรชีวิตผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า พบว่า ขั้นตอนการผลิตไฟฟ้า ก่อให้เกิดผลกระทบด้านการใช้พลังงานที่ใช้แล้วหมดไปมากที่สุด รองลงมาคือ ผลกระทบด้านการเกิดภาวะโลกร้อน ในขณะที่การประเมินต้นทุนตลอดวัฏจักรชีวิตผลิตภัณฑ์ พบว่า มูลค่าปัจจุบันของต้นทุนโครงการ เท่ากับ 283,536 ล้านบาท และต้นทุนการผลิตไฟฟ้าต่อหน่วยของโครงการจะเท่ากับ 1.95 บาทต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ทั้งนี้ต้นทุนค่าเชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติส่งผลต่อต้นทุนการผลิตไฟฟ้ามากที่สุด คิดเป็นร้อยละ 89 ของต้นทุนทั้งหมด เนื่องจากความผันผวนของราคาก๊าซธรรมชาติในตลาดโลก ผลการศึกษาประสิทธิภาพเชิงนิเวศเศรษฐกิจด้านการใช้พลังงานที่ใช้แล้วหมดไป และด้านการเกิดภาวะโลกร้อนของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วมก๊าซธรรมชาติอยู่ในระดับที่ค่อนข้างดี เมื่อเทียบกับผลการศึกษาอื่น และแนวทางในการลดผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อม และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต รวมทั้งลดต้นทุนของการผลิตไฟฟ้าของพลังความร้อนร่วมก๊าซธรรมชาติ ควรให้ความสำคัญกับกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพของกังหันก๊าซ การลดอากาศขาเข้าเครื่องอัดอากาศ และการทำความสะอาดส่วนอัดอากาศ เป็นต้น

A Quantification Analysis On Potential Use Of Recuperated Regenerative Braking Energy From Nyct Subways Into Charging Electric Buses, Ahmed S. Rahman

Dissertations and Theses

The New York Metropolitan Transportation Authority (MTA) is one of the biggest consumers of electricity in east coast of the United States. According to a report published by Dayton T. Brown in 2013, MTA consumes approximately 2150 GWh electrical energy per year for traction power, where the New York City Transit (NYCT) alone is a consumer of about 80% of the total annual MTA energy consumption. This continuous high demand for electricity from a single organization opens research opportunities to search for alternative ways to reduce the needs. NYCT Subways has an existing total rolling stock of 6,418 train cars …

Analysis Of The Benefits Of Regenerative Braking In Urban Railway Traction System, Khan M. Adnan

Dissertations and Theses

Increasing environmental awareness and the requirement for lower project costs is forcing transit system suppliers to think more innovatively and engineer more accurately to strengthen their competitive edge. Of late, clients more often desire a system that is optimized to minimize the energy consumed during operation; a requirement that is often imposed upon transit system suppliers through financially binding energy commitments.

Electric rail transit systems are large consumers of energy. In trains with regenerative braking capability, a fraction of the energy used to power a train is regenerated during braking. This regenerated energy, if recuperated and reused, can result in …

A Case Study On Grid Impacts Of Electric Vehicles On New York City Power Grid, Amir Abbas Rizvi

Dissertations and Theses

The U.S. electric power industry is anticipating a huge increase in electricity demand in the future due to reformation of the transportation industry. In this work, we focus on electric cars and their impact on the transportation industry as well as the electric grid. The increase in number of electric cars over the years and their growing number indicates that in the future, transportation means are going to largely depend upon electricity to achieve cost and environmental benefits. In other words, in future, the transportation will be impacting the electric grid and vice versa.

The surge in electric vehicles on …

Core And Uncore Joint Frequency Scaling Strategy, Vaibhav Sundriyal, Masha Sosonkina, Bryce Westheimer, Mark Gordon

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

Energy-proportional computing is one of the foremost constraints in the design of next generation exascale systems. These systems must have a very high FLOP-per-watt ratio to be sustainable, which requires tremendous improvements in power efficiency for modern computing systems. This paper focuses on the processor—as still the biggest contributor to the power usage—by considering both its core and uncore power subsystems. The uncore describes those processor functions that are not handled by the core, such as L3 cache and on-chip interconnect, and contributes significantly to the total system power. The uncore frequency scaling (UFS) capability has been available to the …

Evaluating The Role Of Energy Demand Prediction And Renewable Energy Utilization On Energy Dependency Management: A Generic System Dynamics Model, Emad Rabiei Hosseinabad

Graduate Research Theses & Dissertations

Supplying energy has become one of the biggest concerns of developed countries due to the growing energy needs in the last decades. Security of energy supply has forced countries to rely more on energy imports from external sources, and become energy dependent to a greater extent. Utilizing available renewable energy resources has been characterized as a reliable indicator to mitigate energy dependency in countries as well as securing the supplying of energy-based needs in the future. This research explores the impact of renewable energies as trustful resources in mitigating energy imports form external sources with investigation of its viability with …

Designing And Testing 3-D Printed Wafer-Box With Embedded Pzt Sensors To Identify The Shape Effect On Energy Harvesting, Ahmad Jami Safayet

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Piezoelectric energy has been recently paid attention in the field of alternative energy. Day by day the traditional energy sources including Coal tar and oils are becoming scarce. People are heading to an alternative energy source to meet the future energy demand. Piezoelectric energy is one of the competitive energy sources compared to the conventional renewable energy sources including solar, wind, and geothermal power and so on. This energy production method bears enormous research potential because it can be used as the roadway for a new method of power generation. This research project aimed to identify which shaped wafer-box produced …

การเพิ่มมูลค่าของเสียอุตสาหกรรมแป้งมันสำปะหลังภายใต้แนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน, ณัฐภัทร พุทธสุวรรณ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังเป็นอุตสาหกรรมแปรรูปทางการเกษตรที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้ากว่าปีละ 30.58 ล้านหน่วยและมีการใช้พลังงานฟอสซิลจากน้ำมันเตากว่าปีละ 0.88 ล้านลิตร ส่วนใหญ่มีการใช้ประโยชน์จากน้ำเสียอุตสาหกรรมเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงความร้อนและผลิตกระแสไฟฟ้าใช้เองในโรงงาน ส่วนกากมันสำปะหลังขายเพื่อเป็นอาหารสัตว์และเปลือกมันสำปะหลังแจกจ่ายให้แก่เกษตรกร ซึ่งกากมันสำปะหลังเป็นของเสียที่มีศักยภาพผลิตเป็นก๊าซชีวภาพได้ งานวิจัยนี้จึงศึกษาทางเลือกการลงทุนระบบผลิตก๊าซชีวภาพปริมาณ 12,000 ลูกบาศก์เมตร/วัน เพื่อใช้ประโยชน์ด้านพลังงาน 5 ทางเลือก ได้แก่ ทางเลือกที่1 เพื่อทดแทนการใช้น้ำมันเตาของโรงงาน ทางเลือกที่ 2 เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าใช้เองในโรงงาน ทางเลือกที่ 3 เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจำหน่ายแก่ภาครัฐ ทางเลือกที่ 4 เพื่อผลิตไบโอมีเทนอัด (CBG) ทดแทนการใช้ก๊าซธรรมชาติสำหรับยานยนต์ ทางเลือกที่ 5 เพื่อผลิต CBG ทดแทนการใช้ก๊าซหุงต้มในครัวเรือน โดยพิจารณาทางเลือกในการลงทุนจากการวิเคราะห์แบบจำลองกระแสเงินสด ประกอบด้วยการวิเคราะห์มูลค่าปัจจุบันสุทธิ (NPV) และอัตราผลตอบแทนภายในที่ปรับลด (MIRR) ทางเลือกที่ควรตัดสินใจลงทุนควรมีค่า NPV เป็นบวกและมีอัตรา MIRR มากกว่าต้นทุนทางการลงทุนเฉลี่ยแบบถ่วงน้ำหนัก (WACC) 10.32% ตามสมมติฐานของงานวิจัยนี้ โดยพบว่าทางเลือกที่สามารถตัดสินใจลงทุนคือ ทางเลือกที่ 1 มีมูลค่า NPV สูงสุดคือ 262.37 ล้านบาท MIRR 21.55% ทางเลือกที่ 3 มีมูลค่า NPV 16.04 ล้านบาท MIRR 11.42% และทางเลือกที่ 5 มีมูลค่า NPV 30.32 ล้านบาท MIRR 11.93% ซึ่งเป็นข้อมูลให้ผู้ตัดสินใจลงทุนโครงการสามารถเลือกแนวทางในการใช้ประโยชน์จากกากมันสำปะหลังเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพเพื่อให้ได้ผลตอบแทนโครงการที่เหมาะสมและคุ้มค่าต่อการลงทุนได้

การศึกษาแบบจำลองในการคำนวณหาอายุเชิงเศรษฐกิจของสถานีไฟฟ้าแรงสูง โดยพิจารณาตามรูปแบบการจัดวางบัสบาร์กรณีศึกษาสถานีไฟฟ้า 115/22 Kv, กรวิชญ์ ตั้งชีวะสมบัติ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความต้องการพลังงานไฟฟ้าภายในประเทศไทยมีอัตราการขยายตัวเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลทำให้ระบบไฟฟ้าโดยรวมต้องมีการเสริมสร้างและพัฒนาความน่าเชื่อถือให้สามารถรองรับกับความต้องการทั้งหมดที่จะเกิดขึ้นได้และพลังงานทางเลือกที่จะมีเพิ่มมากขึ้นในอนาคต โดยสถานีไฟฟ้าแรงสูงนั้นเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญของระบบไฟฟ้าเพราะเป็นจุดเชื่อมโยงของระบบไฟฟ้าและจุดจ่ายกำลังไฟฟ้าให้แก่ผู้ใช้ไฟฟ้า ซึ่งต้องสามารถการจ่ายไฟฟ้าได้อย่างเพียงพอกับความต้องการโดยรวมของทั้งประเทศ งานศึกษาวิจัยนี้ได้ศึกษาวิเคราะห์หลักการหาต้นทุนทั้งหมดตลอดอายุโครงการโดยใช้ทฤษฎีการหาต้นทุนตลอดช่วงอายุหรือ Life Cycle Cost (LCC) เป็นหลักการเชิงเศรษฐศาสตร์ ที่วิเคราะห์มูลค่าการลงทุนต่าง ๆ ได้แก่ มูลค่าการลงทุนเริ่มต้น มูลค่าการดำเนินการและบำรุงรักษา และมูลค่าอันเกิดจากไฟฟ้าดับ เป็นต้น เพื่อออกแบบรูปแบบจำลองโดยมีสถานีไฟฟ้าแรงสูงที่จังหวัดระยองเป็นต้นแบบ ซึ่งการศึกษาวิจัยกรณีนี้ได้ทำการวิเคราะห์พิจารณารูปแบบการจัดวางบัสบาร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในประเทศไทยทั้งหมด 7 รูปแบบ ได้แก่ Single bus, Single bus with sectionalized, Main and transfer bus, Breaker and a half bus, Ring bus, Double bus with transfer, Double bus single breaker และ Double bus double breaker เป็นต้น โดยได้ยกตัวอย่างเปรียบเทียบถ้ามูลค่าการดำเนินการและซ่อมบำรุงรักษาเปลี่ยนไปแล้ว พบว่าถ้ากำหนดให้มูลค่าการดำเนินการและซ่อมบำรุงรักษามีค่าร้อยละ 3, 4 และ 5 ของมูลค่าการลงทุนจะสามารถหา Life Cycle Cost ได้เท่ากับ 34 ,31 และ 29 ปี ตามลำดับ