DE102022211090A1 - Determining a frequency spectrum of an electric current - Google Patents
Determining a frequency spectrum of an electric current Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022211090A1 DE102022211090A1 DE102022211090.0A DE102022211090A DE102022211090A1 DE 102022211090 A1 DE102022211090 A1 DE 102022211090A1 DE 102022211090 A DE102022211090 A DE 102022211090A DE 102022211090 A1 DE102022211090 A1 DE 102022211090A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vector
- fourier
- measurement signal
- current
- previous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 109
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 24
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 21
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 11
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
- G06F17/141—Discrete Fourier transforms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R15/246—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms. Bei dem Verfahren wird zu zeitlich äquidistant aufeinander folgenden Messzeitpunkten jeweils ein Strommesssignal erfasst. Aus den jeweils n jüngsten Strommesssignalen wird ein Messsignalvektor gebildet, wobei n eine vorgegebene Anzahl von Strommesssignalen ist. Aus dem Messsignalvektor wird mittels einer Fourier-Matrix ein Fouriervektor berechnet. Dabei wird ein aktualisierter Fouriervektor aus dem vorhergehenden Fouriervektor gebildet, indem zu dem vorhergehenden Fouriervektor das Produkt derjenigen Spalte der Fourier-Matrix, die zu dem ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignal korrespondiert, und der Differenz des jeweils jüngsten Strommesssignals und des ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignals addiert wird.The invention relates to a method for determining a frequency spectrum of an electric current. In the method, a current measurement signal is recorded at equidistant, successive measurement times. A measurement signal vector is formed from the n most recent current measurement signals, where n is a predetermined number of current measurement signals. A Fourier vector is calculated from the measurement signal vector using a Fourier matrix. An updated Fourier vector is formed from the previous Fourier vector by adding to the previous Fourier vector the product of the column of the Fourier matrix that corresponds to the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector and the difference between the most recent current measurement signal and the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Stromanalysevorrichtung zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms.The invention relates to a method and a current analysis device for determining a frequency spectrum of an electric current.
Bei Strommessgeräten, die beispielsweise in der Stromschutztechnik eingesetzt werden, ist es notwendig, das Rauschen in dem Messsignal zu reduzieren, sowie die Frequenz und Phase des Messsignals mit einer hohen Frequenzauflösung und Zeitauflösung zu messen. Werden beispielsweise in einem Übertragungsnetz mehrere Leitungen parallelgeschaltet, so könnte eine Frequenz- oder Phasenabweichung zwischen den Leitungen zu hohen Fehlerströmen oder Schäden an Anlagen führen. Generell wird für eine hohe Frequenzauflösung ein langer Zeitbereich zur Frequenzanalyse benötigt. Idealerweise müsste nach jeder Strommessung eine Frequenzanalyse durchgeführt werden, um einen Frequenzverlauf beziehungsweise ein Spektrum der Frequenzen eines Strommesssignals zu erhalten. Dies übersteigt jedoch die Rechengeschwindigkeit der meisten momentan erhältlichen Auswertungssysteme.For current measuring devices used in power protection technology, for example, it is necessary to reduce the noise in the measurement signal and to measure the frequency and phase of the measurement signal with a high frequency resolution and time resolution. If, for example, several lines are connected in parallel in a transmission network, a frequency or phase deviation between the lines could lead to high fault currents or damage to systems. In general, a long time range is required for frequency analysis for a high frequency resolution. Ideally, a frequency analysis would have to be carried out after each current measurement in order to obtain a frequency curve or a spectrum of the frequencies of a current measurement signal. However, this exceeds the computing speed of most evaluation systems currently available.
Gegenwärtig wird im Stand der Technik die Frequenzverteilung in einem Strommesssignal in der Regel durch eine so genannte schnelle Fourier-Transformation (engl. Fast Fourier Transform, abgekürzt FFT) bestimmt, die eine effiziente Berechnung einer so genannten diskreten Fourier-Transformation (abgekürzt DFT) ist. Da die komplette Berechnung einer schnellen Fourier-Transformation zeitintensiv ist, kann diese meist jedoch nicht nach jeder Strommessung erfolgen, obwohl dies aus Sicht der Signalverarbeitung wünschenswert wäre. Daher wird die Frequenzamplitude beispielsweise nur für ausgewählte Frequenzen berechnet. Für bestimmte Analysezwecke kann dies ausreichen, eine Rücktransformation vom Frequenzbereich in den Zeitbereich ist damit jedoch nicht möglich.Currently, in the state of the art, the frequency distribution in a current measurement signal is usually determined by a so-called fast Fourier transform (FFT), which is an efficient calculation of a so-called discrete Fourier transform (DFT). Since the complete calculation of a fast Fourier transform is time-consuming, it usually cannot be carried out after each current measurement, although this would be desirable from a signal processing perspective. Therefore, the frequency amplitude is only calculated for selected frequencies, for example. This may be sufficient for certain analysis purposes, but it does not allow a back transformation from the frequency domain to the time domain.
Eine schnelle Fourier-Transformation wird momentan mit einem so genannten FPGA (Abkürzung für Field Programmable Gate Array) berechnet. Dabei skalieren die notwendigen Rechenoperationen für eine schnelle Fourier-Transformation mit nolog(n), wobei n die Anzahl der Frequenzstützstellen der Berechnung ist. Im Vergleich zu der Berechnung einer normalen diskreten Fourier-Transformation, welche n2 Rechenoperationen benötigt, ist dies bereits ein Vorteil. Selbst dieser Implementierung sind jedoch Grenzen im Zeit- und Frequenzbereich gesetzt. Um das Rauschen in den Messsignalen zu reduzieren, werden meist analoge oder digitale Filter im Zeitbereich auf das Messsignal angewendet.A fast Fourier transformation is currently calculated using a so-called FPGA (abbreviation for Field Programmable Gate Array). The necessary arithmetic operations for a fast Fourier transformation scale with nolog(n), where n is the number of frequency support points in the calculation. Compared to the calculation of a normal discrete Fourier transformation, which requires n 2 arithmetic operations, this is already an advantage. However, even this implementation has limits in the time and frequency domain. In order to reduce the noise in the measurement signals, analog or digital filters in the time domain are usually applied to the measurement signal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Stromanalysevorrichtung zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms anzugeben.The invention is based on the object of providing an improved method and an improved current analysis device for determining a frequency spectrum of an electric current.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Stromanalysevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1 and a current analysis device having the features of claim 7.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms wird mittels einer Strommessvorrichtung zu zeitlich äquidistant aufeinander folgenden Messzeitpunkten jeweils ein Strommesssignal erfasst. Aus den jeweils n jüngsten Strommesssignalen wird ein Messsignalvektor gebildet, wobei n eine vorgegebene Anzahl von Strommesssignalen ist. Aus dem Messsignalvektor wird mittels einer Fourier-Matrix ein Fouriervektor berechnet, der eine diskrete Fourier-Transformation des Messsignalvektors ist. Dabei wird ein aktualisierter Fouriervektor aus dem vorhergehenden Fouriervektor gebildet, indem zu dem vorhergehenden Fouriervektor das Produkt derjenigen Spalte der Fourier-Matrix, die zu dem ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignal korrespondiert, und der Differenz des jeweils jüngsten Strommesssignals und des ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignals addiert wird.In the method according to the invention for determining a frequency spectrum of an electric current, a current measurement signal is recorded by means of a current measuring device at equidistant measuring times. A measurement signal vector is formed from the n most recent current measurement signals, where n is a predetermined number of current measurement signals. A Fourier vector is calculated from the measurement signal vector using a Fourier matrix, which is a discrete Fourier transformation of the measurement signal vector. An updated Fourier vector is formed from the previous Fourier vector by adding to the previous Fourier vector the product of the column of the Fourier matrix that corresponds to the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector and the difference between the most recent current measurement signal and the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector.
Um das erfindungsgemäße Verfahren im Detail zu erklären, bezeichne W(t1)=(w1,..., wk,..., wn) den Messsignalvektor, der aus den n jüngsten bis zu einem Messzeitpunkt t1 (einschließlich des Messzeitpunkts t1) erfassten Strommesssignalen w1, ..., wn gebildet wird, wobei die k-te Komponente wk das älteste in dem Messsignalvektor W(t1) enthaltene Strommesssignal ist. Der aus W(t1) gebildete Fouriervektor sei mit X (t1) = (x1,..., xn) bezeichnet. w0 bezeichne das zu dem auf den Messzeitpunkt t1 folgenden Messzeitpunkt t2 gemessene Strommesssignal. Der Fouriervektor X(t2) für den Messzeitpunkt t2 wird erfindungsgemäß aus dem Fouriervektor X(t1) folgendermaßen berechnet:
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, den Fouriervektor einer diskreten Fourier-Transformation für einen Messzeitpunkt aus dem vorhergehenden Fouriervektor, das heißt aus dem Fouriervektor für den vorhergehenden Messzeitpunkt, gemäß der oben beschriebenen Vorschrift zu berechnen. Die für diese Vorschrift auszuführenden Rechenoperationen sind proportional zu der Anzahl n der Komponenten des Messsignalvektors und ermöglichen damit eine effektivere (schnellere) Berechnung des Fouriervektors als eine herkömmliche schnelle Fourier-Transformation, deren Anzahl von Rechenoperationen mit n·log(n) skaliert. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das erfindungsgemäße Verfahren für die Berechnung des Fouriervektors für einen Messzeitpunkt keine Matrixmultiplikation der Fourier-Matrix mit dem kompletten jeweils aktuellen Messsignalvektor vorsieht. Stattdessen sieht das erfindungsgemäße Verfahren eine Aktualisierung des bisherigen Fouriervektors vor, die lediglich eine Multiplikation einer Spalte der Fourier-Matrix mit der Differenz des jeweils jüngsten Strommesssignals und des ältesten in dem bisherigen Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignals und die Addition des Ergebnisses dieser Multiplikation zu dem bisherigen Fouriervektor erfordert.The method according to the invention therefore provides for the Fourier vector of a discrete Fourier transformation for a measurement time from the previous Fourier vector, that is, from the Fourier vector for the previous measurement time, to be determined according to the rule described above. calculate. The arithmetic operations to be carried out for this rule are proportional to the number n of components of the measurement signal vector and thus enable a more effective (faster) calculation of the Fourier vector than a conventional fast Fourier transformation, the number of arithmetic operations of which scales with n log(n). This is made possible by the fact that the method according to the invention for calculating the Fourier vector for a measurement point in time does not provide for a matrix multiplication of the Fourier matrix with the complete current measurement signal vector. Instead, the method according to the invention provides for an update of the previous Fourier vector, which only requires a multiplication of a column of the Fourier matrix with the difference between the most recent current measurement signal and the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector and the addition of the result of this multiplication to the previous Fourier vector.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Strommessvorrichtung wenigstens einen optischen Stromwandler auf. Unter einem optischen Stromwandler wird hier eine optische Messvorrichtung zum Messen eines in einem Stromleiter fließenden elektrischen Stroms verstanden, die auf dem magnetooptischen Faraday-Effekt beruht. Unter diesem Effekt versteht man die Drehung der Polarisationsrichtung einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle in einem Medium durch ein zur Ausbreitungsrichtung der Welle paralleles Magnetfeld. Die Drehung der Polarisationsrichtung ist dabei proportional zu der magnetischen Flussdichte des Magnetfelds. Bei einem optischen Stromwandler wird linear polarisiertes Licht durch einen in der Nähe des Stromleiters angeordneten Lichtleiter gesendet, der den Faraday-Effekt zeigt. Das von dem Strom in dem Stromleiter erzeugte Magnetfeld bewirkt eine Drehung der Polarisationsrichtung des Lichts. Da die magnetische Flussdichte des Magnetfelds von der Stromstärke des in dem Stromleiter fließenden Stroms abhängt, lässt sich die Stromstärke messen, indem die Drehung der Polarisationsrichtung des Lichts erfasst wird. Um die Drehung der Polarisationsrichtung zu erfassen, wird das von dem Lichtleiter ausgegebene Licht beispielsweise durch einen Polarisator geführt und es wird eine Lichtintensität des von dem Polarisator transmittierten Lichts erfasst.In one embodiment of the method according to the invention, the current measuring device has at least one optical current transformer. An optical current transformer is understood here to be an optical measuring device for measuring an electric current flowing in a current conductor, which is based on the magneto-optical Faraday effect. This effect is understood to be the rotation of the polarization direction of a linearly polarized electromagnetic wave in a medium by a magnetic field parallel to the direction of propagation of the wave. The rotation of the polarization direction is proportional to the magnetic flux density of the magnetic field. In an optical current transformer, linearly polarized light is sent through a light guide arranged near the current conductor, which exhibits the Faraday effect. The magnetic field generated by the current in the current conductor causes a rotation of the polarization direction of the light. Since the magnetic flux density of the magnetic field depends on the current strength of the current flowing in the current conductor, the current strength can be measured by detecting the rotation of the polarization direction of the light. To detect the rotation of the polarization direction, the light emitted by the light guide is passed through a polarizer, for example, and a light intensity of the light transmitted by the polarizer is detected.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Fouriervektor ein Frequenzvektor, dessen Komponenten Amplituden des Strommesssignals in Abhängigkeit von Frequenzen des Strommesssignals sind.In a further embodiment of the method according to the invention, the Fourier vector is a frequency vector whose components are amplitudes of the current measurement signal as a function of frequencies of the current measurement signal.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird fortlaufend eine zeitliche Veränderung des Fouriervektors berechnet, aus der zeitlichen Veränderung des Fouriervektors wird ein Stabilitätswert berechnet und der Stabilitätswert wird verwendet, um eine Schutzeinrichtung einer elektrischen Schaltanlage zu steuern. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzt aus, dass große zeitliche Veränderungen des Fouriervektors beispielsweise auf Fehlerströme oder Schäden einer elektrischen Schaltanlage hindeuten können.In a further embodiment of the method according to the invention, a temporal change in the Fourier vector is continuously calculated, a stability value is calculated from the temporal change in the Fourier vector and the stability value is used to control a protective device of an electrical switchgear. This embodiment of the method according to the invention takes advantage of the fact that large temporal changes in the Fourier vector can indicate, for example, fault currents or damage to an electrical switchgear.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Komponenten eines Fouriervektors Null gesetzt, die einen Schwellenwert unterschreiten. Der Schwellenwert wird beispielsweise als das Produkt eines vorgegebenen Faktors und eines Mittelwerts der Komponenten des Fouriervektors berechnet. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht vorteilhaft eine Unterdrückung des Einflusses in den Strommesssignalen enthaltenen Rauschens auf die aus den Strommesssignalen gebildeten Fouriervektoren.In a further embodiment of the method according to the invention, the components of a Fourier vector that fall below a threshold value are set to zero. The threshold value is calculated, for example, as the product of a predetermined factor and an average value of the components of the Fourier vector. This embodiment of the method according to the invention advantageously enables suppression of the influence of noise contained in the current measurement signals on the Fourier vectors formed from the current measurement signals.
Eine erfindungsgemäße Stromanalysevorrichtung zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms umfasst
- - eine Strommessvorrichtung, die eingerichtet ist, zu zeitlich äquidistant aufeinander folgenden Messzeitpunkten jeweils ein Strommesssignal zu erfassen, und
- - eine Auswerteeinheit, die eingerichtet ist,
- - aus den jeweils n jüngsten Strommesssignalen einen Messsignalvektor zu bilden, wobei n eine vorgegebene Anzahl von Strommesssignalen ist, und
- - aus dem Messsignalvektor mittels einer Fourier-Matrix einen Fouriervektor zu bilden, der eine diskrete Fourier-Transformation des Messsignalvektors ist, wobei
- - ein aktualisierter Fouriervektor aus dem vorhergehenden Fouriervektor gebildet wird, indem zu dem vorhergehenden Fouriervektor das Produkt derjenigen Spalte der Fourier-Matrix, die zu dem ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignal korrespondiert, und der Differenz des jeweils jüngsten Strommesssignals und des ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignals addiert wird.
- - a current measuring device which is designed to record a current measuring signal at equidistantly successive measuring times, and
- - an evaluation unit that is set up,
- - to form a measurement signal vector from the n most recent current measurement signals, where n is a predetermined number of current measurement signals, and
- - to form a Fourier vector from the measurement signal vector using a Fourier matrix, which is a discrete Fourier transformation of the measurement signal vector, where
- - an updated Fourier vector is formed from the previous Fourier vector by adding to the previous Fourier vector the product of that column of the Fourier matrix which corresponds to the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector and the difference between the most recent current measurement signal and the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector.
Eine erfindungsgemäße Stromanalysevorrichtung ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorteile einer derartigen Stromanalysevorrichtung korrespondieren daher zu den oben genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Entsprechendes gilt für die folgenden Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Stromanalysevorrichtung, die zu oben genannten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens korrespondieren.A current analysis device according to the invention enables the method according to the invention to be carried out. The advantages of such a current analysis device therefore correspond to the above-mentioned advantages of the method according to the invention. The same applies to the following embodiments of a current analysis device according to the invention, which correspond to the above-mentioned mentioned embodiments of the method according to the invention.
Bei einer Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Stromanalysevorrichtung weist die Strommessvorrichtung wenigstens einen optischen Stromwandler auf.In one embodiment of a current analysis device according to the invention, the current measuring device has at least one optical current transformer.
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Stromanalysevorrichtung ist der von der Auswerteeinheit gebildete Fouriervektor ein Frequenzvektor, dessen Komponenten Amplituden des Strommesssignals in Abhängigkeit von Frequenzen des Strommesssignals sind.In a further embodiment of a current analysis device according to the invention, the Fourier vector formed by the evaluation unit is a frequency vector whose components are amplitudes of the current measurement signal as a function of frequencies of the current measurement signal.
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Stromanalysevorrichtung ist die Auswerteeinheit eingerichtet, fortlaufend eine zeitliche Veränderung des Fouriervektors zu berechnen, aus der zeitlichen Veränderung des Fouriervektors einen Stabilitätswert zu berechnen und den Stabilitätswert zu verwenden, um eine Schutzeinrichtung einer elektrischen Schaltanlage zu steuern.In a further embodiment of a current analysis device according to the invention, the evaluation unit is set up to continuously calculate a temporal change of the Fourier vector, to calculate a stability value from the temporal change of the Fourier vector and to use the stability value to control a protective device of an electrical switchgear.
Bei einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Stromanalysevorrichtung ist die Auswerteeinheit eingerichtet, die Komponenten jedes Fouriervektors Null zu setzen, die einen Schwellenwert unterschreiten. Beispielsweise ist die Auswerteeinheit dabei eingerichtet, den Schwellenwert als das Produkt eines vorgegebenen Faktors und eines Mittelwerts der Komponenten des Fouriervektors zu berechnen.In a further embodiment of a current analysis device according to the invention, the evaluation unit is set up to set the components of each Fourier vector that fall below a threshold value to zero. For example, the evaluation unit is set up to calculate the threshold value as the product of a predetermined factor and an average value of the components of the Fourier vector.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Stromanalysevorrichtung zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms, -
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms. -
1 (1 ) zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Stromanalysevorrichtung 1 zum Ermitteln eines Frequenzspektrums eines elektrischen Stroms. Die Stromanalysevorrichtung 1 umfasst eine Strommessvorrichtung 3 und eine Auswerteeinheit 5.
-
1 a block diagram of an embodiment of a current analysis device for determining a frequency spectrum of an electrical current, -
2 a flow chart of an embodiment of a method for determining a frequency spectrum of an electric current. -
1 (1 ) shows a block diagram of an embodiment of a current analysis device 1 for determining a frequency spectrum of an electric current. The current analysis device 1 comprises a current measuring device 3 and an evaluation unit 5.
Die Strommessvorrichtung 3 ist eingerichtet, zu zeitlich äquidistant aufeinander folgenden Messzeitpunkten jeweils ein Strommesssignal zu erfassen. Beispielsweise weist die Strommessvorrichtung 3 wenigstens einen optischen Stromwandler auf.The current measuring device 3 is designed to record a current measuring signal at equidistantly spaced measuring times. For example, the current measuring device 3 has at least one optical current transformer.
Die Auswerteeinheit 5 ist eingerichtet, aus den jeweils n jüngsten Strommesssignalen einen Messsignalvektor zu bilden, wobei n eine vorgegebene Anzahl von Strommesssignalen ist. Ferner ist die Auswerteeinheit 5 eingerichtet, aus dem Messsignalvektor mittels einer Fourier-Matrix einen Fouriervektor zu bilden, der eine diskrete Fourier-Transformation des Messsignalvektors ist. Zu diesem Zweck ist die Auswerteeinheit 5 eingerichtet, einen aktualisierten Fouriervektor aus dem vorhergehenden Fouriervektor zu bilden, indem zu dem vorhergehenden Fouriervektor das Produkt derjenigen Spalte der Fourier-Matrix, die zu dem ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignal korrespondiert, und der Differenz des jeweils jüngsten Strommesssignals und des ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignals addiert wird.The evaluation unit 5 is set up to form a measurement signal vector from the n most recent current measurement signals, where n is a predetermined number of current measurement signals. The evaluation unit 5 is also set up to form a Fourier vector from the measurement signal vector using a Fourier matrix, which is a discrete Fourier transformation of the measurement signal vector. For this purpose, the evaluation unit 5 is set up to form an updated Fourier vector from the previous Fourier vector by adding to the previous Fourier vector the product of the column of the Fourier matrix that corresponds to the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector and the difference between the most recent current measurement signal and the oldest current measurement signal contained in the previous measurement signal vector.
Die Auswerteeinheit 5 kann ferner eingerichtet sein, die Komponenten eines Fouriervektors Null zu setzen, die einen Schwellenwert unterschreiten. Der Schwellenwert wird von der Auswerteeinheit 5 beispielsweise als das Produkt eines vorgegebenen Faktors und eines Mittelwerts der Komponenten des Fouriervektors berechnet.The evaluation unit 5 can also be configured to set the components of a Fourier vector that fall below a threshold value to zero. The threshold value is calculated by the evaluation unit 5, for example, as the product of a predetermined factor and an average value of the components of the Fourier vector.
In einem ersten Verfahrensschritt 11 wird zu n aufeinander folgenden Messzeitpunkten mit der Strommessvorrichtung 3 jeweils ein Strommesssignal erfasst. Aus diesen Strommesssignalen wird von der Auswerteeinheit 5 ein erster Messsignalvektor gebildet. Aus diesem Messsignalvektor wird von der Auswerteeinheit 5 durch Matrixmultiplikation mit einer Fourier-Matrix ein erster Fouriervektor berechnet.In a
Nach dem ersten Verfahrensschritt 11 wird ein zweiter Verfahrensschritt 12 ausgeführt.After the
In dem zweiten Verfahrensschritt 12 wird mit der Strommessvorrichtung 3 ein weiteres Strommesssignal erfasst. In the
Nach dem zweiten Verfahrensschritt 12 wird ein dritter Verfahrensschritt 13 ausgeführt.After the
In dem dritten Verfahrensschritt 13 wird der bisherige Fouriervektor aktualisiert. Dabei wird von der Auswerteeinheit 5 ein aktualisierter Fouriervektor aus dem vorhergehenden (bisherigen) Fouriervektor gebildet, indem zu dem vorhergehenden Fouriervektor das Produkt derjenigen Spalte der Fourier-Matrix, die zu dem ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignal korrespondiert, und der Differenz des in dem vorhergehenden Verfahrensschritt 12 erfassten (und somit jüngsten) Strommesssignals und des ältesten in dem vorhergehenden Messsignalvektor enthaltenen Strommesssignals addiert wird.In the
Nach dem dritten Verfahrensschritt 13 wird wieder der zweite Verfahrensschritt 12 ausgeführt.After the
In den Verfahrensschritt 11 und 13 kann ferner jeweils vorgesehen sein, dass von der Auswerteeinheit 5 die Komponenten des jeweiligen Fouriervektors Null gesetzt werden, die einen Schwellenwert unterschreiten. Der Schwellenwert wird von der Auswerteeinheit 5 beispielsweise als das Produkt eines vorgegebenen Faktors und eines Mittelwerts der Komponenten des Fouriervektors berechnet.In method steps 11 and 13, it can also be provided that the evaluation unit 5 sets the components of the respective Fourier vector to zero that fall below a threshold value. The threshold value is calculated by the evaluation unit 5, for example, as the product of a predetermined factor and an average value of the components of the Fourier vector.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by means of preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022211090.0A DE102022211090A1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Determining a frequency spectrum of an electric current |
PCT/EP2023/077239 WO2024083490A1 (en) | 2022-10-19 | 2023-10-02 | Determining a frequency spectrum of an electric current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022211090.0A DE102022211090A1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Determining a frequency spectrum of an electric current |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022211090A1 true DE102022211090A1 (en) | 2024-04-25 |
Family
ID=88295967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022211090.0A Pending DE102022211090A1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Determining a frequency spectrum of an electric current |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022211090A1 (en) |
WO (1) | WO2024083490A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160033580A1 (en) | 2012-05-29 | 2016-02-04 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Detecting Faults in Turbine Generators |
DE102019103270A1 (en) | 2019-02-11 | 2020-08-13 | Beckhoff Automation Gmbh | METHOD FOR DISTRIBUTED ELECTRICAL PERFORMANCE DETERMINATION |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3085284B2 (en) * | 1998-07-31 | 2000-09-04 | 日本電気株式会社 | Method and apparatus for observing power supply current spectrum |
CN106885941A (en) * | 2017-03-15 | 2017-06-23 | 国网福建省电力有限公司 | Power network fundamental frequency detection method based on frequency spectrum extreme point |
CN113267676B (en) * | 2020-02-14 | 2023-02-28 | 武汉市聚芯微电子有限责任公司 | Method, system, device and storage medium for determining frequency spectrum under Gezell algorithm |
KR20210122342A (en) * | 2020-03-30 | 2021-10-12 | 한국전력공사 | Apparatus and method of estimating frequency |
CN114720765A (en) * | 2022-03-15 | 2022-07-08 | 贵州师范大学 | Situation awareness-based harmonic algorithm of active power distribution network and control system thereof |
-
2022
- 2022-10-19 DE DE102022211090.0A patent/DE102022211090A1/en active Pending
-
2023
- 2023-10-02 WO PCT/EP2023/077239 patent/WO2024083490A1/en unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160033580A1 (en) | 2012-05-29 | 2016-02-04 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Detecting Faults in Turbine Generators |
DE102019103270A1 (en) | 2019-02-11 | 2020-08-13 | Beckhoff Automation Gmbh | METHOD FOR DISTRIBUTED ELECTRICAL PERFORMANCE DETERMINATION |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024083490A1 (en) | 2024-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2349982A1 (en) | CIRCUIT FOR THE SUPPRESSION OF NOISE SIGNALS AND PROCEDURES FOR CALIBRATING THE CIRCUIT | |
DE202013011690U1 (en) | measuring resistor | |
DE2263594C3 (en) | Device for localizing loop errors in electrical communication paths | |
WO2010076002A1 (en) | Device and method for determining partial discharges at an electrical component | |
EP3102961B1 (en) | Time domain measuring method with calibration in the frequency range | |
DE4313392C2 (en) | Method for compensating eddy currents caused by gradients in nuclear magnetic resonance devices | |
EP0593007B1 (en) | Method of determining electric leakage in unearthed electric networks | |
EP0497994B1 (en) | Method and circuit for monitoring an ion- or redox-potential measuring electrode system | |
EP0284546B1 (en) | Method of testing assemblies | |
DE102022211090A1 (en) | Determining a frequency spectrum of an electric current | |
DE102015210426A1 (en) | Arrangement and method for detecting a current by means of an inductive current sensor | |
DE102017216985A1 (en) | Measuring station for determining the shielding attenuation of potential shielding products | |
DE2413544C2 (en) | Method for forming a sum signal and two difference signals for indicating the direction of incident sound waves and the device for carrying it out | |
DE1541755B2 (en) | Arrangement for locating electrical insulation faults | |
DE4133619C2 (en) | Method and device for measuring the transient response | |
DE102018128973B3 (en) | simulation device | |
DE4213050C2 (en) | Method for compensating first-order magnetic field inhomogeneities in magnetic resonance imaging devices | |
DE10162802A1 (en) | Method and device for determining inhomogeneities in the shielding behavior of shielded electrical conductors | |
DE833079C (en) | Measuring arrangement with cathode ray oscilloscope for error messages during the shock test, especially when testing transformer windings etc. like | |
DE2649264C3 (en) | Method and circuit arrangement for measuring non-linear distortions in quasi-linear systems | |
DE102010009235A1 (en) | Device for measuring interference voltages of high frequencies and low amplitudes in power electronic components of electrical systems, has measurement circuit whose transfer function is determined using parameter estimating algorithm | |
DE659354C (en) | Tube voltmeter without input transformer for measuring small AC voltages using the comparison method | |
WO2024068106A1 (en) | Method for estimating the slip in an asynchronous motor | |
DE2643460C3 (en) | Circuit arrangement for measuring currents or voltages | |
DE2949467B1 (en) | Procedure for measuring resistance and fault locations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |