15 research outputs found
A hybrid network IDS for protective digital relays in the power transmission grid
No full textIn this paper, we propose a novel use of network intrusion detection systems (NIDSs) tailored to detect attacks against networks that support hybrid controllers that implement power grid protection schemes. In our approach, we implement specification-based intrusion detection signatures based on the execution of the hybrid automata that specify the communication rules and physical limits that the system should obey. To validate our idea, we developed an experimental framework consisting of a simulation of the physical system and an emulation of the master controller, which serves as the digital relay that implements the protection mechanism. Our Hybrid Control NIDS (HC-NIDS) continuously monitors and analyzes the network traffic exchanged within the physical system. It identifies traffic that deviates from the expected communication pattern or physical limitations, which could place the system in an unsafe mode of operation. Our experimental analysis demonstrates that our approach is able to detect a diverse range of attack scenarios aimed at compromising the physical process by leveraging information about the physical part of the power system
Guest editorial: Demand side management and market design for renewable energy support and integration
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Integration of Small Pumped Storage Hydropower Units in Water Distribution System Operation
No full textEvaluation of a demand aggregators model in the Colombian power system
No full textilustraciones, diagramas, tablasEste trabajo final de maestría presenta diferentes modelos de aprendizaje de máquina que buscan predecir la generación real de las plantas despachadas centralmente en el sistema eléctrico colombiano y a partir de ello la elaboración de portafolios de agregadores de demanda. Para esto, se obtuvieron datos históricos de diferentes variables que puedan afectar la generación, las cuales fueron verificadas, limpiadas, transformados y modeladas con diferentes técnicas estadísticas en Python. Los resultados obtenidos indican que el mejor modelo de aprendizaje de máquina para pronosticar la generación real con los datos obtenidos es el Random Forest, con un coeficiente de determinación de 93,5%. (Texto tomado de la fuenter)This final master's project presents different machine learning models that seek to predict the real generation of the centrally dispatched plants in the Colombian electricity system and from this, the preparation of portfolios of demand aggregators. For this, historical data of different variables that can affect the generation were obtained, which were verified, cleaned, transformed and modeled with different statistical techniques in Python. The results obtained indicate that the best machine learning model to predict the real generation with the data obtained is the Random Forest, with a coefficient of determination of 93.5%.MaestríaMagíster en Ingeniería - AnalíticaAnalíticaÁrea Curricular de Ingeniería de Sistemas e Informátic
Simulación y planificación de rutas para vehículos autónomos en entornos urbanos a escala inspirados en la Ciudad de Guatemala
No full textEste estudio desarrolla un sistema de simulación, planificación de rutas y control para
vehículos autónomos en entornos urbanos, adaptado a las condiciones viales de la Ciudad
de Guatemala. La creciente importancia de los vehículos autónomos para mejorar la seguridad
y eficiencia del transporte motiva la investigación, enfrentando desafíos únicos de
infraestructura y tráfico local.
Se digitalizó un entorno vial a escala mediante un grafo direccional que replica las carreteras
guatemaltecas. Se implementaron algoritmos de búsqueda de rutas optimizados por
distancia, con un tiempo de procesamiento promedio de 1.8 milisegundos. Se desarrollaron
los controladores PID con acercamiento exponencial y Lyapunov, evaluados mediante
simulaciones virtuales y pruebas físicas con el sistema OptiTrack para monitoreo preciso.
Los resultados de la simulación de múltiples vehículos mostraron que el controlador
Lyapunov tiene una alta precisión al tener una semejanza media de trayectoria de 99.6% y
99.2% en simulación virtual y física respectivamente; mayores al PID que obtuvo 93.4% y
91.8 %. Sin embargo, el PID demostró mayor estabilidad al mantenerse debajo de la velocidad
máxima el 100% del tiempo, comparado con el Lyapunov (80.7% y 86.1 %). El controlador
Lyapunov manejó hasta dos vehículos de manera estable, mientras que PID gestionó hasta
tres con mayor eficiencia.
En conclusión, el estudio avanza en el desarrollo de vehículos autónomos para entornos
urbanos complejos, ofreciendo una plataforma adaptada a la Ciudad de Guatemala. Los hallazgos
destacan la importancia de seleccionar el controlador adecuado según las necesidades
de precisión y estabilidad, facilitando la implementación segura y eficiente de tecnologías
autónomas en contextos viales desafiantes.This study develops a simulation, route planning, and control system for autonomous
vehicles in urban environments, adapted to the traffic conditions of Guatemala City. The
growing importance of autonomous vehicles in improving transportation safety and efficiency
motivates this research, addressing unique challenges related to local infrastructure and
traffic.
A scaled urban environment was digitized using a directional graph that replicates Guatemalan
roads. Route search algorithms optimized for distance were implemented, with an
average processing time of 1.8 milliseconds. PID controllers with exponential approach and
Lyapunov were developed and evaluated through virtual simulations and physical tests using
the OptiTrack system for precise monitoring.
Simulation results with multiple vehicles showed that the Lyapunov controller achieved
high precision, with an average trajectory similarity of 99.6% and 99.2% in virtual and physical
simulations respectively, compared to the PID controller's 93.4% and 91.8 %. However,
the PID controller demonstrated greater stability by maintaining below maximum speed
100% of the time, compared to Lyapunov's 80.7% and 86.1 %. The Lyapunov controller
managed up to two vehicles stably, while the PID managed up to three more efficiently.
In conclusion, this study advances the development of autonomous vehicles for complex
urban environments by offering a platform adapted to Guatemala City. The findings
highlight the importance of selecting the appropriate controller based on precision and stability
needs, facilitating the safe and efficient implementation of autonomous technologies in
challenging tra c contexts.PregradoLicenciado en Ingeniería Mecatrónic
Respuesta de la demanda en el mercado eléctrico Colombiano: modelado e implementación web
No full textThe present paper shows a web application that allows the integration of users into a demand response (DR) program by incentives. For integrating users, an integrating agent has been designed that coordinates the participation of the users and economically evaluates the cost of the DR Service that is offered to a network operator. The application in turn allows the network operator to verify the technical feasibility of performing the supply of power disconnects that the integrator agent sends to it. The results are illustrated through a case study where was taken a standard network from Institute of Electrical and Electronics Engineers called IEEE 14 nodesEl presente artículo describe la investigación que condujo a la implementación de un aplicativo WEB que permite la integración de usuarios en un programa de respuesta de la demanda (RD) por incentivos. Para esto, se ha diseñado un agente integrador que coordina la participación de los usuarios y evalúa económicamente el costo del servicio de RD que se oferta a un operador de red del mercado eléctrico colombiano. El aplicativo permite a su vez que el operador de red verifique la viabilidad técnica de realizar la oferta de desconexiones de potencia que el agente integrador le envía. Los resultados son ilustrados a través de un caso de estudio donde se toma una red estándar del Instituto de Ingenieria Eléctrica y Electrónica denominada red IEEE de 14 nodos como escenario de prueb
Formulación convexa para la optimización del flujo de potencia en microrredes hibridas AC/DC bajo en enfoque de nexo agua-energía-carbono
No full text: figuras y tablasEn este proyecto de grado se presenta un modelo matemático de optimización para abordar el problema de flujo de potencia óptimo en microrredes híbridas AC/DC, bajo un enfoque de nexo energía–agua–carbono (EAC). El modelo integra de manera conjunta la operación de la red híbrida AC/DC, el sistema de abastecimiento de agua y las emisiones asociadas al generador diésel.
Para tal fin, se formula un modelo de Programación Entera Mixta con restricciones cónicas de segundo orden (MISOCP), obtenido mediante la relajación convexa del problema no lineal entero mixto (MINLP) original. Este enfoque garantiza la optimalidad global de la solución y reduce significativamente el esfuerzo computacional requerido.This degree project presents a mathematical optimization model to address the problem of optimal power flow in hybrid AC/DC microgrids, using an energy-water-carbon (EAC) nexus approach. The model integrates the operation of the hybrid AC/DC grid, the water supply system, and the emissions associated with the diesel generator.
To this end, a Mixed Integer Programming model with second-order conic constraints (MISOCP) is formulated, obtained through the convex relaxation of the original mixed integer nonlinear problem (MINLP). This approach guarantees the global optimality of the solution and significantly reduces the computational effort required.Índice general I
Índice de figuras IV
Índice de tablas V
Introducción 6
Motivación 6
Descripción del problema 7
Estado del arte 8
Flujo de potencia óptimo en microrredes AC DC 9
Flujo de potencia óptimo bajo un enfoque agua energía carbono 10
Vacíos y oportunidades de investigación 12
Aportes del trabajo de grado 13
Organización del documento 14
Descripción del sistema integrado bajo el enfoque Agua Energía Carbono 16
Descripción del sistema considerado 16
Enlace entre los sectores de agua energía y carbono 17
Objetivo del sistema del nexo agua energía carbono 18
Representación esquemática del sistema 18
Formulación matemática 20
Función Objetivo 20
Restricciones 21
Sector del agua 21
Interconexión entre el sector del agua y de energía 23
Red híbrida AC DC considerando los convertidores y los recursos energéticos distribuidos 23
Balances de potencia 23
Tensiones e índices de modulación 24
Potencias e interconexión VSC 24
Generación renovable 25
Sistemas de baterías 26
Límites técnicos 26
Interconexión entre el sector de energía y las emisiones de CO2 27
Relajación cónica 28
Relajación cónica en la potencia de los tramos AC y DC 28
Relajación cónica en la potencia de los VSC 28
Reformulación convexa del modelo MINLP 29
Análisis de resultados 31
Sistema de prueba 31
Resultados 32
Conclusiones recomendaciones y trabajos futuros 45
Conclusiones 45
Recomendaciones y trabajos futuros 47
Bibliografía 48PregradoIngeniero(a) Electricist
