1990 – Volume 15 – No 1
Design of millimetre-wave diplexers with optimized
H-plane transformer sections
Conception de diplexers à
ondes millimétriques comprenant des sections de transformations dans le plan H
By Jens Bornemann, Department of Electrical and
Computer Engineering, University of Victoria, Victoria, British Columbia.
Pages: 5-8
A new millimetre-wave
integrated diplexer arrangement is introduced utilizing metal insert channel
filter technology and H-plane waveguide matching configurations. Due to a
rigorous and efficient field theory method, special waveguide transformer
sections are optimized which compensate for field distortions within the filter
bandwidths. Since higher-order mode interactions are advantageously taken into
account, the design is suitable for millimetre-wave applications requiring no
additional fine-tuning elements. Computer-optimized design data are presented
in the Ka- and W-band frequency range.
Un nouveau diplexer intégré à ondes millimétriques est présenté. Il
utilise la technologie des filtres à insertion de métal et des configurations
de correspondance des guides d¹ondes dans le plan H. Par suite d¹une rigoureuse
et efficace méthode de la théorie des champs, des sections spéciales de
transformations des guides d¹ondes sont optimisées et ainsi compensent la
distorsion des champs dans la bande passante des filtres. Puisque l¹interaction
des modes d¹ordres supérieurs est avantageusement prise en compte, la
conception est appropriée aux applications en ondes millimétriques ne
nécessitant pas d¹élément de syntonisation supplémentaire. Les données conçues
et optimisées par ordinateur sont présentées dans les bandes de fréquences Ka
et W.
Parabolic cylindrical surfaces employed as line
sources and their use for illuminating conical reflectors
Surfaces paraboliques
cylindriques employées comme sources en ligne et leur usage pour illuminer des
réflecteurs coniques
By M.S.A. Sanad and L. Shafai, Department of Electrical Engineering,
University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba.
Pages: 9-15
The properties of line
sources simulated by a parabolic cylindrical surface utilizing a point source
are investigated. The factors controlling the cross-polarization and the means
for elimination of the aperture blockage are also identified and studied. The
line source is then used to illuminate a conical reflector with a 90° vertex
angle. The performance of the resulting dual reflector system and the effects
of various design parameters on its radiation patterns are investigated and
presented.
Les propriétés de sources en ligne simulées par une surface parabolique
cylindrique utilisant une source ponctuelle sont examinées en détail. Les
facteurs contrôlant la polarisation en travers et les moyens pour l¹élimination
du blocage de l¹ouverture sont aussi identifiés et étudiés. La source en ligne
est utilisée pour illuminer un réflecteur conique ayant un angle de sommet de
90°. Le fonctionnement du système résultant à double réflecteurs et les effets
de divers paramètres sur son diagramme de rayonnement sont examinés et
présentés.
Improving the accuracy of the Euclidean distance
classifier
L¹amélioration de
l¹exactitude de la classification par distance Euclidienne
By M. Amadasun and R.A. King, Imperial College, London, England.
Pages: 16-17
The Euclidean distance (ED)
classifier has the advantage of simplicity in design and fast computational
speed, but has poor classification accuracy. Using a new feature normalization
technique and feature weighting, a substantial increase in accuracy is obtained
with no significant increase in computational cost or complexity of design.
La classification par distance Euclidienne (ED) offre les avantages d¹un
design simple et d¹une exécution de calcul rapide, mais possède par contre une
piètre exactitude de classification. En utilisant une nouvelle technique de
normalisation et de graduation des traits caractéristiques, une augmentation
substantielle de l¹exactitude est obtenue sans augmentation significative du
temps d¹exécution, ni de la complexité du design.
Some texture measures for image segmentation
Des mesures de texture pour
la segmentation d¹image
By M. Amadasun and R .A. King, Electrical Engineering Department,
Imperial College, London, England.
Pages: 18-21
This paper presents three
quickly computable texture measures for image segmentation. The application of
the measures in the partitioning of some test images produced encouraging
results; in addition, the accuracy of segmentation showed improvement with increasing
size of characterization window.
Ce papier présente trois mesures de texture d¹exécution rapide pour la
segmentation d¹image. L¹utilisation de ces mesures au morcellement de quelques
images d¹essais a produit des résultats encourageant; additionnellement, il apparaît
que la précision de la segmentation s¹améliore avec l¹augmentation de la
grandeur de la fenêtre de caractérisation.
Edge enhancement in digital images using phase contrast
filtering
Rehaussement de bordure d¹images
digitales utilisant un filtrage à contraste de phase
By J.J. Soltis, M.A. Sid-Ahmed and M. Srdanovic, Department of Electrical Engineering,
University of Windsor,Windsor, Ontario.
Pages: 22-26
An approach, termed phase
contrast filtering (PCF), for the edge enhancement of digitized gray-scale
images is presented. The design technique which realizes these PCF filters as
2-D recursive high-pass digital filters is described in detail. Sample results
are provided with qualitative comparison to the commonly used gradient operator
methods.
Une approche, appelée filtrage à contraste de phase (FCP), pour
rehaussement de bordure d¹images digitales à échelle grise, est présentée. La
technique de dessein qui réalise ces filtres FCP comme filtres passe-haut digitales
récursifs en 2-D est décrite en détail. Des exemples de résultats sont fournis
et mis en comparaisons qualitatives avec des méthodes à opérateur de pente
utilisées d¹habitude.
A three-phase solid-state voltage compensator
system
Un compensateur de tension
triphasé à semi-conducteurs
By Luis Moran, Phoivos Ziogos and Geza Joos, Department of Electrical Engineering,
Concordia University, Montreal, Quebec.
Pages: 27-35
A three-phase solid-state
voltage compensator system which employs a three-phase pulse-width-modulated
(PWM) voltage-source inverter is presented and analyzed. This system can
compensate for undervoltage, overvoltage and voltage unbalances produced by the
a.c. mains. It also significantly improves the a.c. mains input power factor
and substantially reduces any line-current harmonic generated by nonlinear
loads. In particular, this paper discusses the proposed voltage compensator
system in terms of principles of operation and power circuit design. Finally, predicted
results are verified experimentally.
Cet article propose un compensateur de tension triphasé utilisant un
onduleur de tension commandé en modulation de largeur d¹impulsions (MLI). Le
système peut compenser des conditions de sous-tension, sur-tension, et de tensions
déséquilibrées sur le réseau électrique de distribution. Le compensateur de
tension est aussi capable d¹améliorer le facteur de puissance et de réduire les
harmoniques de courant résultant de l¹alimentation de récepteurs non linéaires.
Un montage expérimental confirme la validité et l¹efficacité du système de
compensation proposé.
1990 – Volume 15 – No 2
Prediction of rain attenuation statistics for
satellite communications in the 10-45 GHz range in Canada
Prédiction sur les
statistiques de l¹atténuation causée par la pluie au Canada pour les
communications par satellites dans la bande 10-45 GHz
By S.M. Khanna, Defence
Research Establishment Ottawa, Ottawa, Ontario.
Pages: 43-47
This paper presents a means
of predicting rain attenuation for a 20/44 GHz SATCOM system for Canada. Rain
attenuation statistics have been estimated, but not verified experimentally,
for most of the Canadian territory below 69° N latitude for a geostationary
SATCOM system in the 10-45 GHz range with arbitrary link parameters. The effect
of site diversity on these results can be estimated. Long-term experimental
rain data, the International Radio Consultative Committee (CCIR) rain
attenuation prediction model and the Hodge site diversity model have been used
for this purpose in the present work. The results are given in various formats
to facilitate system design. This study indicates that although rain
attenuation is high in this frequency range, it remains within manageable
limits.
Cet article a pour objectif principal la prédiction de l¹atténuation
causée par la pluie au Canada pour le système SATCOM opérant à 20/44 GHz. En
utilisant des paramètres de liaison arbitraires, des statistiques sur
l¹atténuation causée par la pluie ont été estimées, sans être vérifiées
expérimentalement toutefois, pour virtuellement tout le territoire canadien
situé à une latitude inférieure à 69° N dans le cas d¹un système SATCOM
géostationnaire opérant dans la bande 10-45 GHz. L¹effet d¹une diversité en
site sur les résultats obtenus peut également être estimé. Ce travail fait
appel à données expérimentales à long terme sur la pluie, au modèle de
prédiction de l¹atténuation causée par la pluie du CCIR et au modèle de Hodge
pour la diversité en site. Afin de faciliter la conception d¹un système, ces
résultats sont présentés sous différentes formes. L¹étude démontre que même si
l¹atténuation due à la pluie est élevée dans cette bande de fréquences, elle
demeure néanmoins en deçà des limites tolérables.
Multiple scattering and scanning by arrays of
anisotropic cylinders
Diffraction multiple et
balayage à l¹aide de réseaux de cylindres anisotropes
By M.Z. El-Gamal and L. Shafai, Department of Electrical and Computer
Engineering, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba.
Pages: 48-55
A method is developed that
permits the solution of scattering by arrays of a finite number of anisotropic
cylinders in a convenient and accurate form. It is based on an analytic formulation
using the boundary value problem and an application of a point matching
technique. The method is subsequently applied to study the scattering
properties of linear arrays of magnetized ferrite cylinders, and to determine
the size and spacing of these scatters to improve the directivity of linear
antennas. In addition, by means of this method, a continuous beam scanning is
achieved by a ring array of ferrite circular cylinders.
On présente ici une méthode permettant une analyse de la diffraction électromagnétique
produite par un réseau constitué d¹un nombre fini de cylindres anisotropes.
Analytiquement, la méthode s¹appuie sur une formulation des conditions aux
frontières et sur une technique d¹adaptation ponctuelle. Cette méthode est par
la suite appliquée à l¹étude des propriétés diffractantes d¹un réseau linéaire
de cylindres de ferrites magnétisés et au calcul de l¹espacement et de la
grosseur de ces objets diffractants en vue d¹améliorer la directivité des
antennes linéaires. Cette méthode permet également un balayage continu avec un
réseau circulaire de cylindres de ferrites.
Coupled finite and boundary element method in electromagnetic
problems
Application aux problèmes
d¹électromagnétisme d¹une technique issue de la réunion de la méthode des
éléments finis et de celle des éléments frontières
By Ke-Li Wu, Communications Research Laboratory,
McMaster University, Hamilton, Ontario, Gilles
Y. Delisle, Electrical Engineering Department, Lavai University, Quebec
City. Quebec, and Da-Gang Fang, Electrical
Engineering Department, East China Institute of Technology, Nanjing, China.
Pages: 56-62
An efficient numerical method
known as the coupled finite and boundary element method (CFBM) is proposed and
developed to treat electromagnetic scattering and waveguide discontinuity
problems. The proposed approach is based upon the coupling of the finite
element and boundary element methods. The respective merits of these methods
are extracted to yield much faster solutions and to enhance computational
efficiency. The procedure begins from a general point of view, and the validity
and efficiency of the method are demonstrated in the cases of scattering from
arbitrary dielectric cylinders, arbitrary dielectric coated conducting
cylinders, and for analysis of H-plane waveguide components. The CFBM results
are compared with those obtained using other methods and are shown to be in
good agreement. Special attention is paid to scattering problems at the
resonant frequency. Results show that the proposed method does not suffer from
non-uniqueness.
Une méthode efficace regroupant les avantages de la méthode des éléments
finis à celle des éléments frontières (CFBM) est proposée et développée pour
traiter les problèmes de diffraction électromagnétique et des discontinuités
dans les guides d¹ondes. L¹utilisation des avantages de chacune de ces méthodes
permet d¹obtenir des solutions numériques beaucoup plus rapidement et plus
facilement. En s¹appuyant sur une dérivation générale, la validité et l¹efficacité
de la méthode sont démontrées dans les cas de la diffraction par des cylindres
diélectriques, des cylindres conducteurs recouverts de couches d¹épaisseur
variable de diélectriques et pour l¹analyse de composants de guides d¹onde dans
le plan H. On y trouve des comparaisons entre les résultats obtenus en
utilisant la technique CFBM et ceux obtenus avec la méthode des éléments finis.
On y montre une concordance excellente des résultats. Une attention
particulière est portée au problème de la diffraction à la fréquence de
résonance et les résultats obtenus montrent que la méthode élaborée n¹est pas
sensible au problème de la non-unicité de la solution.
Solving reactive-power dispatch by a penalty function/linear
programming method
Application de la méthode
fonction de coût/programmation linéaire au problème de la répartition de la
puissance réactive
By V. H. Quintana, Department of Electrical
Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, M. Santos-Nieto, Energy Management Systems
Division, Control Data Corporation, Plymouth, Minnesota U.S.A., and A. R. Conn, Department of Combinatorics &
Optimization, University of Waterloo, Waterloo, Ontario.
Pages: 63-72
Three criteria are used in
this paper for the formulation of the nonlinear reactive-power dispatch
problem: (1) the minimization of real-power transmission losses (RPL); (2) the
feasibility enforcement of the system¹s violated constraints (FEC); and (3) the
minimum deviation of node voltages from specified values (AVD). These problems
are mathematically defined in terms of a full set of control variables:
generation voltages, transformer turn ratios and switchable shunt susceptances.
The solution to each of these reactive-power dispatch problems is obtained by
solving a sequence of linear problems using a penalty function/linear
programming (PF/LP) algorithm. Sensitivity matrices for both the inequality
constraints on dependent variables and objective function coefficients are used
to construct a mathematical model of the linear programming problems. Tests are
conducted on the standard IEEE 30-bus power network and the Mexican 253-node
longitudinal power system. Comparison is made to solutions obtained by a
quadratic programming technique.
Trois critères sont utilisés pour formuler le problème de la répartition
non linéaire de la puissance réactive : (1) la minimisation des pertes de
transmission de la puissance réelle (RPL); (2) la possibilité de mettre en
oeuvre les contraintes non respectées du système (FEC): et (3) une déviation
minimale des tensions de noeuds par rapport aux valeurs spécifiées (AVD).
Mathématiquement, ces problèmes sont définis en termes d¹un ensemble de
variables de commande : les tensions produites, les rapports de transformation
et les susceptances commutables en shunt. Pour chacun de ces problèmes de
répartition de la puissance réactive, on obtient une solution par analyse d¹une
suite de problèmes linéaires utilisant un algorithme basé sur une fonction de
coût/programmation linéaire (PF/LP). Dans les cas des contraintes d¹inégalité
sur les variables dépendantes et des coefficients de la fonction objective, on
utilise les matrices de sensibilité pour construire le modèle mathématique des
problèmes de programmation linéaire. Des essais sont effectués sur le réseau
nommé IEEE-30 (Bus Power Network) et Mexican 253 (Node
Longitudinal Power System). On y présente des comparaisons entre les solutions
obtenues à l¹aide d¹une technique de programmation quadratique.
An intelligent environmental controller for R2000
residential homes
Commande intelligente de
l¹environnement pour une résidence R2000
By D. Mesher, Department of Electrical and Computer
Engineering, and W. F. S. Poehlman, Department
of Computer Science and Systems, McMaster University, Hamilton, Ontario.
Pages: 73-82
This paper presents research
into the design and implementation of an environmental controller for energy-efficient
passive solar homes. The device is a user-friendly adaptive controller which
allows extensive parameterization of the controlled space. Controller software
provides capabilities for a seven-day, four-temperature setback thermostat.
Control routines allow for the optimization of the passive solar gains
experienced during the heating season. The software also includes the
capability to avoid dew-point violations on the interior window glass which
lead to condensation. Finally, overall indoor air quality is maintained by
watchdog software which ensures adherence to ventilation guidelines. The
control strategy was implemented using standard VLSI vendor technology and has
resulted in a comprehensive, yet user-friendly, system. The unit has been operating
in an R2000 test site for two years with highly successful results.
Cet article traite de la conception et de la réalisation d¹une commande
pour l¹environnement dans les résidences solaires à haut rendement énergétique.
Cette commande conviviale permet une paramétrisation élaborée de l¹espace
considéré. Le logiciel de la commande permet, sept jours durant, quatre
ajustements différents de température du thermostat. Des routines de commande
sont également prévues pour l¹optimisation des gains des systèmes solaires
passifs durant la saison du chauffage. Le logiciel permet également d¹éviter
d¹atteindre, à l¹intérieur, des taux d¹humidité qui conduisent à la
condensation dans les fenêtres. Finalement, la qualité globale de l¹air est
maintenue par un logiciel de supervision qui s¹assure que les exigences de la
ventilation sont respectées. La stratégie de commande, réalisée sur un support
VLSI commercial courant, débouche sur un système à la fois complet et
convivial. Ce système a été en opération dans un environnement R-2000 pour une
période de deux ans et les résultats obtenus ont étè très probants.
The provision of mobile satellite services in
Canada
La prestation envisagée
pour les services de satellites destinés aux stations mobiles au Canada
By N.G. Davies and O.S. Roscoe, Telesat Mobile
Inc., Ottawa, Ontario.
Pages: 83-88
Telesat Mobile Inc. (TMI) is
a private company authorized to provide mobile satellite services in Canada.
TMI will operate a dedicated MSAT satellite to provide mobile telephone, mobile
radio and mobile data services to Customers on the move in any part of Canada.
The baseline TMI system is described in this paper. The network architecture
and the signalling system under development to support the mobile services are
discussed. The time-scale for procurement of the system is discussed.
Télésat Mobile Inc. (TMI) est une compagnie privée autorisée à fournir
les services de satellites aux stations mobiles au Canada. La compagnie TMI
opérera un service via le satellite M-SAT destiné«à fournir des services de
téléphonie, de radio et de données à des clients mobiles localisés n¹importe où
au Canada. On décrit ici le système de base de TMI. On y discute l¹architecture
du réseau et le système de signalisation qui sont actuellement au stade du
développement afin de fournir les services anticipés. On y discute également
l¹échéancier envisagé pour la mise en oeuvre du système.
1990 – Volume 15 – No 3
Getting ready for the next century: a Canadian
success story
Préparer le XXIe siècle, un
modèle de réussite au Canada
By Léonce Montambault, Bell
Canada, Montreal, Quebec.
Pages: 90-92
SAW devices for
communications applications
Utilisation des composants
à ondes acoustiques de surface en télécommunications
By Peter M. Smith, Dept. of Electrical and Computer
Engineering, McMaster University, Hamilton, Ontario.
Pages: 97-100
The market for surface
acoustic wave (SAW) devices now exceeds $100 million. This paper presents an
overview of the different SAW device structures available and summarizes their
properties. It then describes a number of applications related to the
communications industry, including general bandpass filters, Nyquist filters,
clock recovery filters, packaging labels and Fourier transformers.
Le marché pour les composants à ondes acoustiques de surface (SAW)
excède maintenant les 100 millions de dollars. Cet article présente un survol
des différentes structures de composants SAW disponibles et en résume les
propriétés. On y décrit ensuite les applications pertinentes à l¹industrie des
télécommunications, incluant les filtres passe-bande, les filtres de Nyquist,
les filtres pour la récupération de l¹horloge et les transformateurs de
Fourier.
Pulse compression using weighted combined Barker
codes
Utilisation de combinaisons
de codes de Barker pondérés pour la compression d¹impulsions
B y P.M. Smith, Department of Electrical and
Computer Engineering, McMaster University, Hamilton, Ontario. and P.J. Edmonson, Department of Electrotechnology,
Mohawk College, Hamilton, Ontario.
Pages: 101-106
This paper describes a study
of combined Barker codes for application in radar systems. The use of tap
weighting with an inverse ripple filter to reduce autocorrelation sidelobes in
combined Barker codes is also discussed. The implementation of biphase and
quadraphase combined Barker codes using surface acoustic wave (SAW) devices is
given as an example.
Cet article présente une étude sur l¹utilisation de combinaisons de
codes de Barker pour les applications radar. On y discute également
l¹utilisation d¹une pondération à prise intermédiaire et d¹un filtre inverse
d¹ondulation pour réduire les lobes secondaires d¹autocorrélation. À titre d¹exemple,
on présente une réalisation des combinaisons de codes de Barker en utilisant
des composants à ondes acoustiques de surface (SAW).
High-speed Viterbi decoder memory design
Conception de la mémoire
haute vitesse d¹un décodeur de Viterbi
By WA. Kirkland and D.P. Taylor, Communications Research Laboratory, McMaster
University, Hamilton, Ontario.
Pages: 107-114
Two initial designs are
presented to highlight some of the problems encountered in high-speed Viterbi
memory design and to illustrate that a pointer-based path-history
storage/retrieval system reduces the number of interconnections between memory
cells and makes efficient use of path history memory. Unfortunately, this
process suffers from the need for a large increase in clock frequency, which
apparently limits its use in high-speed Viterbi decoders. Four principle
designs are presented to show how the need for an increase in clock frequency
maybe overcome through the use of the data stream structure, code multiplexing,
a form of double buffering and a pipelined trace-hack architecture which is
suitable for VLSI implementation.
On présente initialement deux réalisations mettant en évidence
quelques-uns des problèmes rencontrés dans la conception d¹un décodeur de
Viterbi à haute-vitesse, de façon à illustrer qu¹un système utilisant un
pointeur de cheminement pour les mises en mémoire et les sorties du système
réduit le nombre d¹interconnections entre les cellules de mémoire et permet un
usage efficace de la mémoire antérieure. Malheureusement, ce processus requiert
une augmentation importante de la fréquence de l¹horloge ce qui semble limiter
son application aux décodeurs à haute vitesse. La technique de conception en
quatre points montre que le problème de l¹augmentation de la fréquence de
l¹horloge peut être contourné en utilisant le cheminement des données, un
codage multiplexé, une forme de mémoire tampon double et une architecture de
recherche en pipeline qui est susceptible d¹être réalisée en VLSI.
The distribution of lightning strokes to towers and
along the span of shielded and unshielded power lines
La répartition des
décharges électriques sur les pylônes et le long du parcours de lignes de
transmission blindées et non-blindées
By Abdul M. Mousa, British Columbia Hydro, and K. D. Srivastava, University of British Columbia,
Vancouver, British Columbia.
Pages: 115-122
A knowledge of the
distribution of lightning strokes to towers and along the span of shielded
power lines is needed to refine the outage rate calculation method. Such
information is also needed for unshielded lines because the outage mechanism
differs depending on whether the stroke terminates on a tower or on a live
wire. This paper provides the needed information based on a 3-D representation
of the line and on a validated revised electrogeometric model. The effects of
height, span and width of tower are studied and the span is found to be the
most important governing parameter. Unshielded lines are found to have similar
characteristics except that the tower collects a larger percentage of the total
strokes and its shielding influence on adjacent wire segments is more
pronounced. The effects of the form of striking distance equation and the
coefficient of striking distance to the tower are also investigated.
La connaissance de la répartition des décharges électriques sur les
pylônes et le long du parcours d¹une ligne blindée est requise pour améliorer
la technique de calcul du temps où la ligne peut être hors service. Cette
information est également requise pour une ligne non-blindée car le mécanisme
par lequel la mise hors service s¹effectue est différent selon que la décharge
se termine sur un pylône ou sur un fil alimenté. Cet article présente cette
information à l¹aide d¹une représentation tridimensionnelle de la ligne et un
modèle électrogéométrique révisé et validé. Les effets de la hauteur, de
l¹espacement et de la largeur des pylônes sont étudiés et on y montre que
l¹espacement est le facteur primordial. On montre également que les lignes
non-blindées ont des caractéristiques similaires sauf que les pylônes reçoivent
une part plus importante des décharges et que leur effet d¹écran protecteur sur
les tronçons de fils adjacents est plus prononcé. Les effets de la forme de
l¹équation de la distance de décharge et du coefficient de distance de décharge
au pylône sont également analysés.
Electronically tunable
microstrip combline filter
Filtre en peigne sur ligne
microruban réglable électroniquement
By Yongyu Liang and Surinder Kumar, Communication System Research
Group, Centre for Communication Studies, Department of Electrical Engineering,
University of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan.
Pages: 123-128
This paper presents the
design of a fast, electronically tunable microstrip combline filter. Packaged
GaAs tuning diodes are employed as the tuning elements. The design incorporates
the results of experimental varactor characterization. Thus, the package and
mounting parasitic effects are adequately estimated. Tapped line input and
output matching circuits are proposed to compensate for the effect of
frequency-dependent coupling between the filter resonator elements. Measured
results for a filter designed using the proposed method show close agreement
with those predicted by computer simulation.
Cet article présente une technique de conception d¹un filtre en peigne,
à réglage électronique rapide, sur ligne microruban. Des diodes à l¹Arsenure de
Gallium (GaAs) encapsulées sont utilisées comme élément de réglage. Les
caractéristiques expérimentales des varactors sont incluses dans la conception.
Les effets parasites dûs au boîtier et à la disposition physique des pièces
peuvent ainsi être adéquatement évalués. Des circuits d¹adaptation pour les
lignes à prises à l¹entrée et à la sortie sont utilisés pour compenser l¹effet
du couplage en fonction de la fréquence entre les résonateurs du filtre. Les
résultats expérimentaux obtenus avec un filtre conçu à partir de la méthode
proposée montre un accord acceptable avec les résultats prédits par simulation
numérique.
1990 – Volume 15 – No 4
An intelligent self-improving control strategy and
its microprocessor-based implementation for application to a hydro-turbine governing
system
Stratégie auto-améliorante
et sa réalisation basée sur un microprocesseur en vue de son application au
système de commande d¹une turbine hydraulique
Ye Luqing, Wei Shouping and Li Zhaohui, Department
of Electrical Engineering, Huazhong University of Science & Technology,
Wuhan, Hubei, People¹s Republic of China 430074 and O.P. Malik, G.S. Hope and G.C. Hancock, Department of
Electrical Engineering, The University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada T2N
1N4.
Pages: 130-139
The intelligent
self-improving control strategy, containing a controller with variable
structure and parameters, a knowledge base and a detector/identifier, has been
developed and implemented on a multiprocessor-based system. A digital emulator
was built to test the control strategy. The proposed control strategy has been
applied to a hydro-turbine governing system. Test results show that the
proposed control strategy realized self-improvement for start-up, no-load and
load operation.
La stratégie auto-améliorante de commande constituée d¹un contrôleur à
structure et à paramètres variables, d¹une base de connaissances et d¹un
détecteur/identificateur a été développée et réalisée avec un système basé sur
un multiprocesseur. Un émulateur numérique a été réalisé afin de vérifier la
stratégie de commande. La stratégie proposée a été appliquée au système de
commande d¹une turbine hydraulique. Les résultats obtenus montrent que la
stratégie de commande proposée est auto-améliorante au démarrage et pour les
opérations sans charge et en charge.
Mots
clés : Commande auto-améliorante intelligente, système de commande d¹une
turbine hydraulique, réalisation basée sur un microprocesseur.
A procedure for estimating the overall system worth
associated with generating unit refurbishment
Une méthode pour estimer la
valeur globale pour un système de la remise en service d¹unités génératrices
R. Billinton and L. Goel, Power System Research
Group, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada S7N OWO
Pages: 140-148
Quantitative reliability
evaluation is an important element in power system planning and operation and
the indices generated can be used to make a wide variety of planning decisions.
Quantitative reliability evaluation methodologies are now firmly established in
the area of generating capacity adequacy assessment and are routinely used in
planning new capacity additions. Generating system adequacy is primarily
governed by the unavailabities of the units in the system and therefore one
alternative to adding additional capacity is to consider improving the
availabilities of existing units in the system.
Generating unit availability
can be improved by unit and plant refurbishment, i.e. by investing capital to
reduce the unit forced outage rate (FOR). Many electric power utilities are
doing this rather than investing in new generation equipment. Generating unit
unavailability has a major impact in a number of overall system areas, most of
which are not normally considered by power station designers, plant operators
and managers responsible for actual power plant modifications. This paper
presents a comprehensive and basic approach to recognizing the impacts of
generating unit unavailability on expected energy production costs, expected
failure costs and capacity costs. The procedure is energy-based and utilizes an
interrupted energy assessment rate applicable to the consumers served by the
system to incorporate the expected load curtailment costs. The worth of
generating unit refurbishment is assessed in terms of overall system costs. The
cost of any specific unit refurbishment can be compared with the resulting net
benefits and used to make decisions.
Une évaluation quantitative de la fiabilité est un élément important
dans la planification et l¹opération d¹un réseau électrique et les indicateurs
obtenus peuvent être utilisés dans un large éventail de décisions associées à
la planification. Les approches quantitatives pour l¹évaluation de la fiabilité
de la capacité de production sont maintenant solidement établies et sont
utilisées de façon régulière pour la planification des capacités additionnelles
de production. La capacité de production est régie principalement par la
non-disponibilité d¹unités dans le réseau et une façon alternative pour l¹ajout
d¹une capacité additionnelle est d¹améliorer la disponibilité d¹unités
existantes dans le réseau.
La capacité de production peut être améliorée par la remise en service
des unités génératrices et du réseau associé, i.e. en investissant les sommes
requises pour réduire la mise hors-service forcée (MHSF) d¹unités et plusieurs
compagnies distributrices d¹électricité font ceci plutôt que d¹investir dans
des unités neuves. La non-disponibilité d¹unités génératrices a un impact
majeur sur plusieurs secteurs du réseau et la majorité de ceux-ci ne sont
normalement pas considérés par les concepteurs des sous-stations, les
opérateurs de ces stations et par les administrateurs responsables pour les
modifications en cours dans les réseaux. Cet article présente une approche
simple et pratique pour déterminer l¹impact de la non-disponibilité d¹une unité
génératrice sur les coûts de production espérés de l¹énergie, les coûts des
bris anticipés et les coûts en capacité. La procédure, axée sur l¹énergie,
utilise un taux intermittent d¹allocation de l¹énergie applicable au
consommateur desservi par le réseau qui incorpore les coûts de répartition de
la charge. La valeur associée à la remise en service d¹unité génératrice est
établie en termes des coûts globaux. Le coût de remise en service d¹une unité
donnée peut être comparé avec les bénéfices nets escomptés et permet la prise
de décision.
Estimation structurale et
paramétrique des turbo alternateurs à rotor massif par réalisation
minimale des réponses indicielles
Structural and parametric
estimation of turboalternators
using minimal implementation of step responses
I. Kamwa, Institut de
Recherche d¹Hydro-Québec, C.P. 1000, Varennes, PQ, Canada, J3X 1S1 P. Viarouge, LEEPCI,
Département de Génie Électrique, Université LavaI, Québec, PQ, Canada Gl K 1 P4
Pages: 149-157
Une méthode pour construire une réalisation discrète minimale de la
machine synchrone à partir des réponses indicielles est proposée. Elle est
basée sur la décomposition singulière de la matrice de Hankel associée à ces
observations empiriques et constitue de ce fait, une extension du classique
algorithme de Ho-Kalman. Nous discutons des stratégies pour déterminer l¹ordre
de la machine en rapport avec la complexité désirée pour le modèle et les
erreurs inévitables sur les données. Lorsque les matrices d¹état sont obtenues,
on en déduit d¹abord la matrice des admittances statiques, puis les impédances
opérationnelles. Si la machine réelle est nonlinéaire ou de dimension infinie,
on obtient ainsi un modèle linéaire d¹ordre réduit au possible qui approxime sa
réponse transitoire.
A method to achieve a
discrete minimal realization of the synchronous machine from step responses is
proposed. It is based upon a singular decomposition of the Hankel matrix
associated with these emperical observations and it is therefore, an extension
of the classical Ho-Kalman algorithm. The strategies are discussed for the
determination of the order of the machine with respect to the desired model
complexity and the unavoidable errors on the data. When the matrices are
obtained, the static admittances matrices are deduced prior to the operational
matrices. If the real machine is nonlinear or of infinite dimension, a
minimally reduced order linear model is obtained which approximate the
transient response.
Hacheurs à commutation
douce: étude par la méthode de la cellule de commutation équivalente
Soft switching choppers: a study by the equivalent
soft switching cell method
T.A. Meynard, K. Al Haddad and
V.
Rajagopalan, Groupe de Recherche en Electronique Industrielle, Université du
Québec à Trois-Rivières, C.P. 500 Trois-Rivières P.Q., Canada G9A 5H7
Pages: 158-166
La notion de cellule de commutation a été introduite et utilisée pour
étudier des aspects locaux du processus de commutation tels que l¹influence des
éléments parasites, les pertes par commutation, les Circuits d¹Aide A La
Commutation (C.A.L.C.), le méchanisme de commutation douce, etc. Le but de cet
article est de montrer que cette notion peut aussi être un outil d¹étude des
topologies de convertisseurs. On montrera tout d¹abord que d¹un point de vue
qualitatif, la notion de cellule de commutation permet de généraliser deux
principes de commutation douce pour convertisseurs continu-continu à toutes les
topologies classiques d¹alimentations à découpage, générant ainsi toute une
famille de convertisseurs. Mais surtout, on verra que l¹étude quantitative (en
particulier le calcul des caractéristiques naturelles de sortie, la
détermination des contraintes et donc le dimensionnement ...) peut être
conduite au niveau de la cellule de commutation pour être ensuite étendue à
différentes topologies.
The switching cell concept
was first introduced and used in order to study the micro-phenomena involved in
the switching process; parasitics¹ influence, switching losses, snubbers, soft
switching principle and so on. In this paper we want to demonstrate that the
switching cell can also be a very efficient tool in the study of various
converter topologies. As examples, two soft switching cells that can be used in
any DC-DC converter are described. We give the quantitative study and show how
the study of a single switching cell leads to a thorough knowledge of a whole
set of converters, especially their open loop output characteristics and the
design.
Overload and voltage control of power systems by
line switching and generation rescheduling
Contrôle des tensions et
des surcharges sur un réseau par commutation de la ligne et réallocation de la
puissance
V. H. Quintana, Department of Electrical
Engineering, University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3G1, and N.
Muller, Energy Management Systems Division, Control Data Corporation,
Plymouth, MN 55441, USA.
Pages: 167-173
This paper presents a fast
mathematical technique for solving security related problems in the
steady-state operation of a power system. Both thermal overloads of
transmission elements and nodal voltage violation problems are dealt with. In
order to minimize the increase in operating costs, priority is given to the
rescheduling of the network topology; however, the real and reactive power
generation outputs and tap position of voltage transformers are also
considered. A new network topology is determined by a set of distribution
factors that relate the violating constraints to the transmission elements. The
remaining control variables are determined by sensitivity analysis techniques.
The violating constraints are reduced in steps so that, at any point during the
computation, the most recent operating point is better than the previous one.
The proposed algorithm has been implemented and tested on 24- and 118-bus power
systems.
Cet article présente une technique mathématique rapide pour solutionner
les problèmes de sécurité associés à l¹opération en régime permanent d¹un
réseau de puissance. On y traite à la fois les problèmes de surcharges
thermiques des composants et ceux des surtensions aux noeuds du réseau. De
façon à réduire l¹augmentation des coûts d¹opération associés, on traite en
priorité le problème à l¹aide d¹une réallocation de la configuration du réseau;
on y considère également cependant les sorties de puissance active et réactive
et de même que celles des transformateurs. A l¹aide d¹un ensemble de facteurs
de distribution qui associent les contraintes aux composants, on détermine une
nouvelle configuration du réseau. Les autres variables de commande sont
déterminées avec une analyse de sensibilité. Les contraintes sont réduites
progressivement au cours des calculs de façon àce que le point d¹opération le
plus récent est toujours meilleur que le précédent. L¹algorithme mis au point a
été expérimenté et vérifié sur des réseaux de 24 et 118-bus.
Calculation of phasor fields around a.c.
transmission lines using temporal and spatial complex variables
Calcul des phaseurs des
champs à proximité de lignes de transmission à courant alternatif à l¹aide de
variables complexes temporelles et spatiales
Adam Semlyen, Department of Electrical Engineering,
University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada M5S 1A4
Pages: 174-179
The field variables
(potentials and induced voltages, electric and magnetic fields) in the
neighborhood of a.c. transmission lines are periodic functions of time and can
he represented by phasors or temporal complex variables. At the same time, the
point in space can be represented by a position vector. a spatial complex
variable, and the field quantity as a function of that spatial complex variable.
Thus, phasor fields appear as complex variables both in relation to time and
space. The use of temporal and spatial complex variables has the advantages of
regular complex variables: simple analytical formulations and derivations, and
generalizations of real variable procedures (e.g. Taylor series expansions and
closed form integration). As an application, the paper presents the calculation
of inductive and capacitive effects of a three phase overhead line on a
parallel telecommumcation line.
Les variables associées aux champs (potentiels et tensions induites,
champs électriques et magnétiques) à proximité d¹une ligne de transmission à courant
alternatif sont des fonctions périodiques du temps et peuvent donc être
représentées par des phaseurs ou variables complexes temporelles. En même
temps, un point de l¹espace peut être représenté par un vecteur de position,
une variable complexe spatiale, et le champ peut être exprimé comme fonction de
cette variable complexe spatiale. En conséquence, les phaseurs des champs sont
décrits par des variables qui sont complexes à ta fois par rapport au temps et
l¹espace. L¹utilisation des variables complexes temporelles et spatiales
présente les avantages des variables complexes habituelles: formulations
analytiques et dérivations simples et généralisation des techniques propres aux
variables réelles (e.g. expansion en séries de Taylor et intégration sous forme
analytique). A titre d¹application, cet article présente le calcul des effets
inductifs et capacitifs d¹une ligne triphasée sur une ligne de parallèle
télécommunication.