RU2331154C2 - Method of electrical signal processing - Google Patents

Method of electrical signal processing Download PDF

Info

Publication number
RU2331154C2
RU2331154C2 RU2005124408/09A RU2005124408A RU2331154C2 RU 2331154 C2 RU2331154 C2 RU 2331154C2 RU 2005124408/09 A RU2005124408/09 A RU 2005124408/09A RU 2005124408 A RU2005124408 A RU 2005124408A RU 2331154 C2 RU2331154 C2 RU 2331154C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
electrical signal
component
frequency
electrical
Prior art date
Application number
RU2005124408/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005124408A (en
Inventor
Виктор Александрович Мамаев (RU)
Виктор Александрович Мамаев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет"
Priority to RU2005124408/09A priority Critical patent/RU2331154C2/en
Publication of RU2005124408A publication Critical patent/RU2005124408A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331154C2 publication Critical patent/RU2331154C2/en

Links

Landscapes

  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is referred to electric engineering and may be used in power supply systems. Method of electrical signal processing consists of two components. One of components is the sum of harmonics providing for signal summation with harmonic signal having far higher frequency as compared to frequency of the first harmonics in summation group and raising of sum signal to the second positive power. Besides, electrical sinusoidal signal with harmonic signal frequency is selected from the generated electrical signal. Based on the signal availability, another component is identified in electrical signal being processed. In addition, this component is either d.c. transient or direct.
EFFECT: generation of electrical signal by means of which either dc transient component or direct component appearing as a result of initial signal rectifying is identified in initial signal.

Description

Изобретение относится к области электротехники, например, к способам обработки электрического сигнала (напряжения или тока) переходного процесса в системе электроснабжения промышленной частоты, где сигнал переходного процесса состоит из двух составляющих, а именно апериодической составляющей, а принужденная составляющая этого процесса в общем случае определяется суммой гармоник, или к способам обработки полученного в результате преобразования, например выпрямления, электрического сигнала промышленной частоты в электрический сигнал, который состоит из двух составляющих, а именно постоянной составляющей и составляющей, определяемой суммой гармоник, и заключается в получении синусоидального электрического сигнала гармоники, однозначно идентифицирующего либо апериодическую составляющую в сигнале переходного процесса, либо постоянную составляющую в преобразованном электрическом сигнале.The invention relates to the field of electrical engineering, for example, to methods for processing an electrical signal (voltage or current) of a transient in an industrial frequency power supply system, where the transient signal consists of two components, namely an aperiodic component, and the forced component of this process is generally determined by the sum harmonics, or to methods of processing the resulting conversion, for example, rectification, of an industrial frequency electrical signal into an electrical signal l, which consists of two components, namely, a constant component and a component determined by the sum of harmonics, and consists in obtaining a sinusoidal electric harmonic signal that uniquely identifies either an aperiodic component in the transient signal or a constant component in the converted electric signal.

В качестве прототипа можно выделить используемый в технике передачи информации способ преобразования первого электрического сигнала, в общем случае состоящего из спектра частот, основанный на модуляции и последующей демодуляции и, в конечном итоге, заключающийся в получении второго электрического сигнала с восстановленным частотным спектром первого сигнала [Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник. - 10-е изд. М.: Гардарик, 2001. С.221; Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы, Москва, «Советское радио». 1977 г. С.283-290]. Способ обработки первого электрического сигнала по прототипу не обеспечивает получение второго электрического сигнала, однозначно идентифицирующего либо апериодическую составляющую в первом электрическом сигнале, обусловленного переходным процессом, либо однозначно идентифицирующего содержащуюся в первом электрическом сигнале постоянную составляющую, появляющуюся в результате, например, выпрямления первого электрического сигнала.As a prototype, we can distinguish the method of converting the first electrical signal used in the information transmission technique, generally consisting of a frequency spectrum, based on modulation and subsequent demodulation and, ultimately, obtaining a second electrical signal with the restored frequency spectrum of the first signal [Bessonov L.A. Theoretical foundations of electrical engineering. Electric Circuits: A Textbook. - 10th ed. M .: Gardarik, 2001. P.221; Gonorovsky I.S. Radio engineering circuits and signals, Moscow, Soviet Radio. 1977, S. 283-290]. The method for processing the first electrical signal according to the prototype does not provide a second electrical signal that uniquely identifies either an aperiodic component in the first electrical signal due to a transient process or uniquely identifies a constant component contained in the first electrical signal resulting from, for example, rectification of the first electrical signal.

Технический результат, достигаемый в устройстве, использующем данное изобретение и выполняющем, например, функцию быстродействующего измерительного органа релейной защиты и противоаварийной автоматики, или в устройстве, для функционирования которого требуется информация о постоянной составляющей, состоит в возможности повышения технического уровня в результате использования в логике работы устройства информации в виде синусоидального электрического сигнала гармоники постоянной частоты, у которого изменение амплитуды функционально связано с изменением апериодической составляющей даже при быстром ее затухании в подводимом к устройству и обусловленном переходным процессом электрическом сигнале, например в системе электроснабжения, либо у которого изменение амплитуды функционально связано с величиной постоянной составляющей подводимого к устройству выпрямленного синусоидального электрического сигнала.The technical result achieved in a device using this invention and performing, for example, the function of a high-speed measuring organ of relay protection and emergency automation, or in a device for the operation of which information on a constant component is required, consists in the possibility of increasing the technical level as a result of use in the logic of work information devices in the form of a sinusoidal electric signal of a harmonic of constant frequency, which has a functional amplitude change but due to a change in DC component even if it fast in the supplied damping to the device and the transient conditioned electrical signal, such as the system power supply, or whose change in amplitude is functionally related to the value of the constant component supplied to the apparatus of the rectified sinusoidal electrical signal.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки электрического сигнала, состоящего из двух составляющих, одна из которых является либо апериодической составляющей, либо постоянной составляющей, а вторая составляющая определяется суммой гармоник, заключающемся в его суммировании с гармоническим сигналом, частота которого намного больше частоты входящей в состав суммы гармоник первой по номеру гармоники обрабатываемого электрического сигнала, возведении суммарного сигнала во вторую положительную степень, согласно изобретению из полученного электрического сигнала выделяют синусоидальный электрический сигнал гармоники с частотой гармонического сигнала и по наличию выделенного электрического сигнала идентифицируют в первом электрическом сигнале апериодическую составляющую при условии, что этот сигнал является сигналом переходного процесса, или постоянную составляющую при условии, что этот сигнал является сигналом, полученным в результате выпрямления первого сигнала.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of processing an electric signal consisting of two components, one of which is either an aperiodic component or a constant component, and the second component is determined by the sum of harmonics, which consists in summing it with a harmonic signal, the frequency of which is much higher than the frequency which is part of the sum of harmonics of the first by the number of harmonics of the processed electrical signal, raising the total signal to the second positive degree, with According to the invention, a sinusoidal electric harmonic signal with a frequency of a harmonic signal is isolated from the obtained electric signal, and an aperiodic component is identified in the first electric signal by the presence of the extracted electric signal, provided that this signal is a transient signal, or a constant component, provided that this signal is a signal obtained by straightening the first signal.

Сущность изобретения поясняется нижеприведенными теоретическими положениями.The invention is illustrated by the following theoretical provisions.

Способ обработки электрического сигнала заключается в том, что первый электрический сигнал x(t) является электрическим сигналом переходного процесса в системе электроснабжения промышленной частоты и в своей структуре содержит апериодическую составляющую хапер(t) и принужденную составляющую xпр(t), в общем случае определяемую суммой гармоник, xгарм(t), т.е. xпр(t)=xгарм(t):A method for processing an electrical signal is that the first electrical signal x (t) is an electrical transient signal in a power supply system of industrial frequency and in its structure contains an aperiodic component x aper (t) and a forced component x pr (t), in the general case determined by the sum of harmonics, x harmon (t), i.e. x ave (t) = x garmside (t):

Figure 00000001
Figure 00000001

или первый электрический сигнал x(t) является электрическим сигналом, полученным в результате выпрямления, например, электрического сигнала промышленной частоты, и содержит постоянную составляющую Хпост и определяемую суммой гармоник составляющую xгарм(t):or the first electrical signal x (t) is an electrical signal obtained by rectifying, for example, an electrical signal of industrial frequency, and contains a constant component X post and determined by the sum of harmonics component x harm (t):

Figure 00000002
Figure 00000002

после суммирования первого электрического сигнала x(t) со вторым дополнительным гармоническим сигналом xдоп(t) с частотой fдоп, частота которого намного больше частоты входящей в состав суммы гармоник xгарм(t) первой по номеру гармоники:after summing the first electrical signal x (t) with the second additional harmonic signal x extra (t) with a frequency f extra , the frequency of which is much higher than the frequency of the harmonic sum x harmon (t) of the first according to the harmonic number:

Figure 00000003
Figure 00000003

получения суммарного электрического сигнала y(t) со структурой (4)obtaining the total electrical signal y (t) with the structure (4)

Figure 00000004
Figure 00000004

для первого электрического сигнала со структурой по (1); или получения суммарного электрического сигнала y(t) со структурой (5)for the first electrical signal with a structure according to (1); or obtaining the total electrical signal y (t) with the structure (5)

Figure 00000005
Figure 00000005

для первого электрического сигнала со структурой по (2); получения электрического сигнала z(t) путем возведения суммарного электрического сигнал y(t) во вторую положительную степень:for the first electrical signal with a structure according to (2); receiving an electrical signal z (t) by raising the total electrical signal y (t) to a second positive degree:

Figure 00000006
Figure 00000006

отличается тем, что с целью повышения точности, надежности и однозначности идентификации либо апериодической составляющей xапер(t) в первом сигнале по (1), либо постоянной составляющей Хпост в первом сигнале по (2) из сигнала z(t) (6) выделяют синусоидальный электрический сигнал гармоники zвыд(t) с частотой fдоп второго гармонического сигнала xдоп(t) (3), причем для первого электрического сигнала со структурой (1) выделенный синусоидальный сигнал гармоники zвыд(t) имеет структуру затухающего синусоидального сигнала:characterized in that in order to increase the accuracy, reliability and uniqueness of identification of either the aperiodic component x aper (t) in the first signal according to (1), or the constant component X post in the first signal according to (2) from the signal z (t) (6) a sinusoidal electric harmonic signal zout (t) with a frequency f dop of the second harmonic signal x dop (t) (3) is extracted, and for the first electrical signal with structure (1), the selected sinusoidal harmonic signal zout (t) has the structure of a damped sinusoidal signal :

Figure 00000007
Figure 00000007

у которого амплитуда Zт(t) функционально связана с апериодической составляющей xапер(t), т.е.in which the amplitude Z t (t) is functionally related to the aperiodic component x aper (t), i.e.

Figure 00000008
Figure 00000008

а для первого электрического сигнала по (2) выделенный синусоидальный сигнал гармоники zвыд(t) является гармоническим сигналомand for the first electrical signal (2) the selected harmonic sinusoidal signal vyd z (t) is the harmonic signal

Figure 00000009
Figure 00000009

у которого амплитуда Zт(Xпост) функционально связана только с величиной постоянной составляющей Хпост, т.е.in which the amplitude Z t (X post ) is functionally related only to the value of the constant component X post , i.e.

Figure 00000010
Figure 00000010

При этом предложенный способ обработки электрического сигнала можно использовать, например, либо для идентификации апериодической составляющей хапер(t) в электрическом сигнале (1) переходного процесса путем выделения известными способами электрического сигнала hогиб(t), воспроизводящего огибающую амплитуд электрического сигнала со структурой по (7)Moreover, the proposed method for processing an electric signal can be used, for example, either to identify the aperiodic component x aper (t) in the transient electric signal (1) by extracting the electric signal h envelope (t), which reproduces the envelope of the amplitudes of the electric signal with the structure (7)

Figure 00000011
Figure 00000011

либо для идентификации постоянной составляющей Xпост, входящей в структуру гармонического сигнала (9), путем обработки этого сигнала известными способами, основанными на определении либо амплитуды, либо среднего значения, либо действующего значения гармонического сигнала по (9); либо для выделения из первого электрического сигнала со структурой по (1) электрического сигнала, определяемого суммой гармоник хгарм(t) согласно выражениюor to identify the DC component of the X post included in the structure of the harmonic signal (9), by processing this signal by known methods based on the determination of either the amplitude, or the average value, or the effective value of the harmonic signal according to (9); or to extract from the first electrical signal with a structure according to (1) an electrical signal determined by the sum of harmonics x harmon (t) according to the expression

Figure 00000012
Figure 00000012

либо для выделения из первого электрического сигнала со структурой по (2) электрического сигнала, определяемого суммой гармоник xгарм(t) согласно выражениюor to extract from the first electrical signal with a structure according to (2) an electrical signal determined by the sum of harmonics x harmon (t) according to the expression

Figure 00000013
Figure 00000013

где в выражениях (12) и (13)

Figure 00000014
- масштабный коэффициент.where in expressions (12) and (13)
Figure 00000014
- scale factor.

Способ может быть использован, в частности, для идентификации апериодической составляющей в электрическом сигнале x(t) переходного процесса в электрических цепях постоянного тока при условии, что этот электрический сигнал определяется только апериодической составляющей, т.е. x(t)=xапер(t).The method can be used, in particular, to identify the aperiodic component in the electrical signal x (t) of the transient in DC electric circuits, provided that this electrical signal is determined only by the aperiodic component, i.e. x (t) = x aper (t).

Способ может быть реализован, например, с использованием компонентов аналоговой техники обработки электрических сигналов, например схем сложения, умножения двух электрических величин, избирательного фильтра, или реализован программно с использованием средств микропроцессорной или вычислительной техники.The method can be implemented, for example, using components of an analogue technique for processing electrical signals, for example, addition, multiplication of two electrical quantities, a selective filter, or implemented in software using microprocessor or computer technology.

Claims (1)

Способ обработки электрического сигнала, состоящего из двух составляющих, одна из которых является суммой гармоник, заключающийся в его суммировании с гармоническим сигналом, частота которого намного больше частоты входящей в состав суммы гармоник первой по номеру гармоники, возведении суммарного сигнала во вторую положительную степень, отличающийся тем, что из полученного электрического сигнала выделяют электрический синусоидальный сигнал с частотой гармонического сигнала и по наличию этого сигнала идентифицируют в обрабатываемом электрическом сигнале его другую составляющую, причем эта составляющая является или апериодическим сигналом переходного процесса или постоянной составляющей.A method of processing an electrical signal, which consists of two components, one of which is the sum of harmonics, which consists in summing it with a harmonic signal, the frequency of which is much higher than the frequency of the first harmonics in the sum of harmonics, raising the total signal to a second positive degree, characterized in that an electric sinusoidal signal with a frequency of a harmonic signal is isolated from the received electric signal and, by the presence of this signal, is identified in the processable the electric signal it another component, wherein this component is aperiodic or signal transient or a permanent component.
RU2005124408/09A 2005-08-01 2005-08-01 Method of electrical signal processing RU2331154C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005124408/09A RU2331154C2 (en) 2005-08-01 2005-08-01 Method of electrical signal processing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005124408/09A RU2331154C2 (en) 2005-08-01 2005-08-01 Method of electrical signal processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005124408A RU2005124408A (en) 2007-02-10
RU2331154C2 true RU2331154C2 (en) 2008-08-10

Family

ID=37862200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005124408/09A RU2331154C2 (en) 2005-08-01 2005-08-01 Method of electrical signal processing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331154C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567092C2 (en) * 2014-03-19 2015-10-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method for identification of harmonic signal distortion and determination of distortion parameters (versions)
RU2608854C1 (en) * 2015-10-12 2017-01-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method of harmonic signals distortion parameters determining (versions)
RU2664414C1 (en) * 2017-07-26 2018-08-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Method of the established mode signal identification in the transition process electrical signal

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОНОРОВСКИЙ И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Советское радио, 1977, с.283-290. *
Измерения в электронике. Справочник. Под ред. д.т.н. В.А.Кузнецова. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.94-95. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567092C2 (en) * 2014-03-19 2015-10-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method for identification of harmonic signal distortion and determination of distortion parameters (versions)
RU2608854C1 (en) * 2015-10-12 2017-01-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method of harmonic signals distortion parameters determining (versions)
RU2664414C1 (en) * 2017-07-26 2018-08-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Method of the established mode signal identification in the transition process electrical signal

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005124408A (en) 2007-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kia et al. Diagnosis of broken-bar fault in induction machines using discrete wavelet transform without slip estimation
Wang et al. Constrained independent component analysis and its application to machine fault diagnosis
Camarena-Martinez et al. Novel downsampling empirical mode decomposition approach for power quality analysis
EP2790028B1 (en) Broken rotor bar detection based on current signature analysis of an electric machine
CN104614778B (en) Nuclear magnetic resonance underground water detectable signal noise cancellation method based on ICA
CN101701984B (en) Fundamental wave and harmonic wave detecting method based on three-coefficient Nuttall windowed interpolation FFT
CN1744435B (en) Frequency rectification system
Barros et al. Automatic detection and analysis of voltage events in power systems
CN110501631B (en) Online intermittent fault detection and diagnosis method
CN104545887A (en) Method and device for identifying artifact electrocardiograph waveforms
RU2331154C2 (en) Method of electrical signal processing
US6199023B1 (en) System for removing spurious signatures in motor current signature analysis
Romero-Troncoso et al. Broken rotor bar detection in VSD-fed induction motors at startup by high-resolution spectral analysis
Antonino-Daviu et al. An EMD-based invariant feature extraction algorithm for rotor bar condition monitoring
Riera-Guasp et al. Diagnosis of induction machines under non-stationary conditions: Concepts and tools
CN103493321A (en) Method for generating a fault signal
RU2379823C2 (en) Method to identify aperiodic or constant component in electric signal
CN107621562B (en) A kind of single-phase meter shunting accurate judgement method for analyzing stealing
Antonino-Daviu et al. Multi-harmonic tracking for diagnosis of rotor asymmetries in wound rotor induction motors
CN109633715B (en) Method for capturing GPS and Beidou third-generation signals based on parallel code phases
CN114745241B (en) Amplitude modulation signal demodulation device and power supply equipment
Shadmehr et al. Beyond FFT algorithm in analyzing harmonics at frequency range of 2 kHz to 500 kHz
Reddy et al. A DSP based frequency domain approach for classification of transmission line faults
US6789028B2 (en) Method, system, and computer-readable medium for sensorless measurement of induction machine rotor bar pass frequency
CN107271773B (en) Rapid detection method for harmonic waves of power system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees