RU2664414C1 - Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса - Google Patents
Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664414C1 RU2664414C1 RU2017126927A RU2017126927A RU2664414C1 RU 2664414 C1 RU2664414 C1 RU 2664414C1 RU 2017126927 A RU2017126927 A RU 2017126927A RU 2017126927 A RU2017126927 A RU 2017126927A RU 2664414 C1 RU2664414 C1 RU 2664414C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- transient
- factor
- modulated
- frequency
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 230000007704 transition Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 10
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 7
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 101100347498 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) vsp-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005662 electromechanics Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности распознавания ситуации измерительным органом релейной защиты и противоаварийной автоматики на интервале времени существования переходного процесса в системе электроснабжения переменного тока. Способ заключается в получении сигнала установившегося режима на этом интервале посредством выделения из сигнала переходного процесса сигнала особым образом полученного положительного сигнала огибающей, изменение которого повторяет изменение модуля сигнала свободного режима, при условии, что входящий в структуру сигнал переходного процесса свободного режима однополярный. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам обработки электрических сигналов измерительным устройством, которое функционирует в системе электроснабжения переменного тока с частотой fc, и при этом принимает решение либо на основе информации о параметрах синусоидального сигнала с частотой fc, либо на основе входящей в структуру периодического несинусоидального сигнала параметров первой гармоники с частотой fc, либо на основе действующего значения несинусоидального периодического сигнала.
В случае «внезапного» изменения структуры электрической схемы, например, при включении/отключении какого-либо элемента в системе электроснабжения переменного тока, или при возникновении в ней короткого замыкания, на некотором интервале времени [tпп(н),tпп(к)], т.е. от момента времени tпп(н) возникновения начала изменения в схеме до момента времени tпп(к) окончания перехода состояния схемы в новое установившееся состояние, наблюдают переходный процесс, на котором электрические сигналы (напряжение, ток) не являются периодическими и структуру сигнала а пп(t) переходного процесса на интервале времени [tпп(н),tпп(к)] существования рассматриваемого режима представляют через сумму двух сигналов, первый из которых связывают с понятием сигнала а св(t) свободного режима, который на указанном интервале времени затухает, а второй сигнал а уст(t) является периодическим либо синусоидальным, либо несинусоидальным сигналом установившегося режима [Татур Т.А., Татур В.Е. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях: Учеб. пособие для вузов. - М: Высш. шк., 2001. С. 177-178.], который в общем случае на интервале времени [tпп(н),tпп(к)] является несинусоидальным сигналом:
при этом в системе электроснабжения сигнал а св(t) свободного режима преимущественно является однополярным [Алгоритмы подавления апериодической составляющей в аварийных токах / А.Л. Куликов, В.А. Фальшина, П.А Колобанов // Электричество. 2014. №11. С. 26-36.)].
Для большинства измерительных органов, например используемых в устройствах релейной защиты и противоаварийной автоматики в системах электроснабжения переменного тока с частотой fc, появление в обрабатываемом ими сигнале а пп(t) переходного процесса сигнала а св(t) свободного режима считают «помехой», влияние которой на выходные параметры измерительного устройства стремятся исключить или свести к допустимому уровню [См. статью: «Алгоритмы подавления …».], так как измерительные органы релейной защиты генерируют выходной сигнал либо на основе параметров гармонического сигнала промышленной частоты fc, либо на основе первой гармоники периодического несинусоидального сигнала с частотой повторения fc, либо на основе действующего значения периодического несинусоидального сигнала.
В качестве ближайшего прототипа можно выделить изобретение на способ по патенту [Пат. №2379823 (RU) Способ идентификации апериодической или постоянной составляющей в электрическом сигнале, В.А. Мамаев; опубл. 20.01.2010. Бюл. №2]. Общим для предлагаемого способа идентификации сигнала установившегося режима а уст(t) в электрическом сигнале переходного процесса а пп(t) и способом по прототипу являются использование последовательности обработки сигнала переходного процесса а пп(t), которая, в конечном итоге, позволяет получить косвенную информацию о наличии переходного процесса в системе электроснабжения переменного тока промышленной частоты fc, причем для этого сигнал переходного процесса а пп(t) умножают на первый вспомогательный гармонический сигнал с нормированными амплитудой, например, равной единице, и частотой f(всп_1), при этом, учитывая особенность взаимодействие этого сигнала с сигналом переходного процесса а пп(t), первый вспомогательный сигнал можно рассматривать в качестве модулирующего сигнала:
при этом в результате перемножения указанных выше сигналов формируют некоторый промежуточный сигнал, который является модулированным по амплитуде сигналом переходного процесса, который состоит из суммы модулированного сигнала свободного режима и модулированного сигнала установившегося режима :
причем между частотой f(всп_1) вспомогательного сигнала (2) и частотой электрической сети fc соблюдают соотношение f(всп_1)>>fc, при этом по прототипу из модулированного сигнала (3) переходного процесса посредством селективного выделения сигнала с частотой f(всп_1) первого вспомогательного сигнала (2) получают выделенный модулированный гармонический сигнал (4), который в общем случае имеет затухающую амплитуду, близкую к закону изменения затухающего сигнала а св(t) свободного режима (1), при этом в общем случае в гармонической функции времени этого сигнала может присутствовать фазовый угол ψ, который может быть обусловлен фазовой погрешностью, связанной с выполнением селективного выделения модулированного сигнала свободного режима:
при этом по прототипу обнаружение этого сигнала косвенно свидетельствует о наличии в электрической системе промышленной частоты fc переходного процесса.
В источнике [Мамаев В.А., Ястребов С.С., Кононова Н.Н., Звада П.А. Определение апериодической составляющей в электрическом сигнале промышленной частоты с применением амплитудной модуляции // Изв. вузов. Электромеханика. 2014. №6. С. 72-77.] приведен пример компьютерного моделирования выделения модулированного гармонического свободного сигнал (4) из программным образом синтезированного некоторого виртуального сигнала переходного процесса , приведено решение, приводящее к получению огибающей модуля выделенного модулированного гармонического сигнала (4) свободного режима; показано, что закон изменения полученной огибающей близок к закону изменения однополярного сигнала а св(t) свободного режима, входящего в структуру некоторого синтезированного сигнала переходного процесса.
Из патента №2379823 (RU) и источника [В.А. Мамаев и др.] известны следующие используемые операции над сигналом переходного процесса а пп(t) (1):
2. селективное выделении из модулированного сигнала переходного процесса выделенного модулированного сигнала (4) свободного режима;
3. получение на его основе положительного огибающего сигнала (5) модулированного сигнала , т.е. известна следующая последовательность действий над сигналом а пп(t) (1), которая обеспечивает выделение из него, например, положительного огибающей сигнала свободного режима:
при этом в результате выполнения отмеченных выше действий с учетом возможных погрешностей преобразовании получают близкое соотношение между огибающим сигналом свободного режима и входящим в структуру переходного сигнала (1) реальным сигналом свободного режима а св(t).
Целью предлагаемого изобретения является повышение метрологических характеристик и расширение функциональных возможностей соответствующего измерительного органа релейной защиты и противоаварийной автоматики на интервале [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса в электрическом сигнала а пп(t) (1), когда присутствующий в этом сигнале сигнал свободного режима а св(t) считают «помехой», причем измерительный орган релейной защиты и противоаварийной автоматики принимает решение либо на основе параметров первой гармоники сигнала а уст(t) с частотой fc (1) установившегося режима, либо в качестве обрабатываемого измерительным органом сигнала используют действующее значение сигнала а уст(t) установившего режима.
Согласно предлагаемому способу по изобретению решение задачи связывают с выделением сигнала а уст(t) установившегося режима из состава сигнала а пп(t) (1) переходного процесса, которое осуществляют на основе одного из двух предлагаемых в изобретении вариантов, однако эти варианты имеют общее, которое заключается в том, что входящий в структуру электрического сигнала а пп(t) (1) переходного процесса сигнал а уст(t) установившегося режима получают в результате алгебраического сложения двух сигналов, первым из которых является электрический сигнал а пп(t) переходного процесса, а второй сигнал получают в результате перемножения трех сомножителей: первого сомножителя Y, второго сомножителя Z и третьего сомножителя, которым является огибающий сигнал (5), т.е. идентификацию сигнала установившегося режима а уст(t) выполняют через вычисляемый по выражению (6) сигнал :
в котором первый сомножитель Y корректирует возможную неточность воспроизведения мгновенным значением огибающего сигнала , входящего в структуру электрического сигнала а пп(t) переходного процесса сигнала а св(t) свободной составляющей, причем второй сомножитель Z определяет знак произведения из трех сомножителей, причем параметры второго сомножителя задают по одному из трех вариантов, при этом согласно первого варианта знак и численное значение сомножителя Z в предложенном изобретении задают на основе получаемого знака результата вычисления z(1) (7) определенного интеграла произведения двух функций времени, первая из которых является выделенным модулированным сигналом свободной составляющей (3, 4) переходного процесса, а вторым сигналом является вводимый в вычислительный процесс второй вспомогательный синусоидальный сигнал b(всп_2)(t) (7) с нормированной амплитудой, например, равной единице, но при этом частота этого сигнал равна частоте f(всп_1) первого вспомогательного сигнала , причем в аргумент функции синуса второго вспомогательного сигнала b(всп_2)(t) в качестве уставки вводят корректирующий фазовый угол θ, т.е. знак множителя Z определяют на основе выражения следующей структуры:
при этом интервал интегрирования [t1,t2] предпочтительно выбирать в границах [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса и предпочтительно ближе к его левой границе, при этом посредством вводимого в вычислительный процесс корректирующего фазового угла θ уменьшают или исключают влияние фазового угла ψ, который может проявиться как результат фазовой погрешности при селективном выделения модулированного сигнала свободной составляющей (5) из модулированного сигнала переходного процесса (3).
Во втором варианте знак и численное значение сомножителя Z в выражении (6) задают на основе вычисления значения (8), которое получают в результате деления модуля определенного интегрирования электрического сигнала переходного процесса а пп(t) на модуль определенного интегрирования мгновенного значения суммарного сигнала a Σ(ti), т.е.
или согласно третьему варианту знака и численное значение сомножителя Z в выражении (6) задают на основе вычисления разности (9) модулей определенного интегрирования мгновенных значений сигнала переходного процесса а пп(t) и определенного интегрирования суммарного сигнала a Σ(t), т.е.
при этом интервал интегрирования [t3,t4] выбирают внутри интервале времени [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса, причем суммарный сигнал a Σ(t) в выражениях (8) и (9) определяют через сложение сигнала а пп(t) переходного процесса и полученного огибающего положительного огибающий сигнала (5) свободного режима, т.е.
Предлагаемый способ идентификации сигнала а уст(t) установившегося режима, входящего в структуру электрического сигнала переходного процесса а пп(t) (1) может быть выполнен с использованием известных в технике синтеза измерительных органов релейной защиты, автоматики и электронике схемотехнических решений, а так же реализован на основе методов цифровой обработки сигналов.
Claims (12)
1. Способ идентификации сигнала а уст(t) установившегося режима в возникшем в системе электроснабжения переменного тока с частотой fc электрическом сигнале а пп(t) переходного процесса и на интервале времени [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса в своей структуре содержащий затухающий однополярный сигнал а св(t) свободного режима, когда сигнал а пп(t) переходного процесса умножают на первый вспомогательный синусоидальный сигнал с нормированными амплитудой и частотой f(всп_1)>>fc, который рассматривают как модулирующий, и получают модулированный по амплитуде сигнал переходного процесса , из которого выделяют модулированный по частоте f(всп_1) сигнал свободного режима; получают закон изменения положительной огибающей сигнала модулированного сигнала свободной составляющей , отличающийся тем, что входящий в структуру электрического сигнала а пп(t) переходного процесса сигнал а уст(t) установившегося режима идентифицируют через некоторый вычисляемый сигнал , который получают на основе алгебраического сложения двух сигналов, первый из которых определяет изменение электрического сигнала а пп(t) переходного процесса, а второй сигнал получают в результате перемножения трех сомножителей: первого сомножителя Y; второго сомножителя Z и третьего сомножителя, которым является положительный огибающий сигнал , согласно выражению
при этом первый сомножитель Y корректирует возможную неточность воспроизведения мгновенным значением огибающего сигнала входящего в структуру электрического сигнала а пп(t) переходного процесса сигнала свободной составляющей а св(t), а второй сомножитель Z определяет знак произведения из трех сомножителей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что знак и значение множителя Z задают на основе получаемого результата вычисления z(1) определенного интеграла произведения двух функций времени по выражению
в котором первый сомножитель является выделенным модулированным сигналом свободной составляющей переходного процесса, а вторым сигналом является вводимый в вычислительный процесс второй вспомогательный синусоидальный сигнал b (всп_2)(t) с нормированной амплитудой, но при этом частота этого сигнала равна частоте f(всп_1) первого вспомогательного сигнала , при этом в аргумент функции синуса второго вспомогательного сигнала b (всп_2)(t) в качестве уставки вводят корректирующий фазовый угол θ, причем интервал интегрирования [t1,t2] выбирают в границах интервала времени [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса, при этом посредством вводимого в вычислительный процесс корректирующего фазового угла θ уменьшают или исключают влияние фазовой погрешности, которая может выявиться при селективном выделении модулированного сигнала свободной составляющей из модулированного сигнала переходного процесса ;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126927A RU2664414C1 (ru) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017126927A RU2664414C1 (ru) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2664414C1 true RU2664414C1 (ru) | 2018-08-17 |
Family
ID=63177410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017126927A RU2664414C1 (ru) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2664414C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114629759A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-14 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种空中目标通信信号细微特征识别方法及系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5610477A (en) * | 1994-04-26 | 1997-03-11 | Mra Technology Group | Low breakdown voltage gas discharge device and methods of manufacture and operation |
US7402990B2 (en) * | 2003-07-11 | 2008-07-22 | Wilsun Xu | Reduction of energization transients in a three phase power system |
RU2331154C2 (ru) * | 2005-08-01 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Способ обработки электрического сигнала |
RU2379823C2 (ru) * | 2008-02-28 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Способ идентификации апериодической или постоянной составляющей в электрическом сигнале |
RU2585966C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-06-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ определения величины и времени термического воздействия от тока короткого замыкания |
-
2017
- 2017-07-26 RU RU2017126927A patent/RU2664414C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5610477A (en) * | 1994-04-26 | 1997-03-11 | Mra Technology Group | Low breakdown voltage gas discharge device and methods of manufacture and operation |
US7402990B2 (en) * | 2003-07-11 | 2008-07-22 | Wilsun Xu | Reduction of energization transients in a three phase power system |
RU2331154C2 (ru) * | 2005-08-01 | 2008-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Способ обработки электрического сигнала |
RU2379823C2 (ru) * | 2008-02-28 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Способ идентификации апериодической или постоянной составляющей в электрическом сигнале |
RU2585966C1 (ru) * | 2015-04-16 | 2016-06-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ определения величины и времени термического воздействия от тока короткого замыкания |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114629759A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-14 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种空中目标通信信号细微特征识别方法及系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10074988B2 (en) | Observer based monitoring and control of submodules in modular multilevel converter | |
Cho et al. | An innovative decaying DC component estimation algorithm for digital relaying | |
Monedero et al. | Classification of electrical disturbances in real time using neural networks | |
EP3136526B1 (en) | Ground fault protection methods | |
Samantaray | Ensemble decision trees for high impedance fault detection in power distribution network | |
Sun et al. | Joint voltage and phase unbalance detector for three phase power systems | |
CN104300541B (zh) | 一种有源电力滤波器控制延时动态预测补偿方法 | |
Desai et al. | A novel out of step relaying algorithm based on wavelet transform and a deep learning machine model | |
RU2664414C1 (ru) | Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса | |
EP3101487A1 (en) | Periodic external disturbance suppression control device | |
Naik et al. | Classification of power quality events using wavelet packet transform and extreme learning machine | |
Sapaev et al. | Two approaches for automating analysis of electromagnetic processes in non-linear circuits with valves | |
KR20200097634A (ko) | 발전기 시스템 및 제어기 | |
Stanisavljević et al. | A comprehensive overview of digital signal processing methods for voltage disturbance detection and analysis in modern distribution grids with distributed generation | |
Tao et al. | A robust parametric method for power harmonic estimation based on M-estimators | |
Alhaj et al. | Power system harmonics estimation using sliding window based LMS | |
Mohan et al. | A data-driven technique for harmonics monitoring in emerging power grids using noise-aware dynamic mode decomposition | |
Keerthy et al. | An adaptive transient tracking harmonic detection method for power quality improvement | |
Antonov et al. | Adaptive structural models of input signals to relay protection and automation | |
Mokeev | Optimal filter synthesis | |
Mashreghi et al. | A geometric approach to fault detection and isolation in a grid-connected inverter | |
Ma et al. | Real-time dc pulsed power load monitoring using simplified k-nn algorithms | |
EP3694071A1 (en) | Generator systems and controllers | |
Paiva et al. | A wavelet band-limiting filter approach for fault detection in dynamic systems | |
Amaris et al. | Application of advanced signal processing methods for accurate detection of voltage dips |