Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса



Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса
Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса
Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса
Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса
Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса
Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса
Способ идентификации сигнала установившегося режима в электрическом сигнале переходного процесса
H03D1/00 - Способы и устройства для демодуляции или переноса модулированного сигнала с одной несущей на другую (мазеры, лазеры H01S; схемы, используемые как модуляторы, так и демодуляторы, H03C; конструктивные элементы для модуляторов и преобразователей частоты H03C; демодуляция импульсов H03K 9/00; преобразование видов импульсной модуляции H03K 11/00; кодирование, декодирование или преобразование кодов вообще H03M; радиорелейные системы H04B 7/14; демодуляторы приспособленные для цифровых систем с модулированными несущими частотами H04L 27/00; схемы синхронных демодуляторов для цветного телевидения H04N 9/66).

Владельцы патента RU 2664414:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" (RU)

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.

 

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 апп(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 асв(t) свободного режима, который на указанном интервале времени затухает, а второй сигнал ауст(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 асв(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 апп(t) переходного процесса сигнала асв(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 ауст(t) в электрическом сигнале переходного процесса апп(t) и способом по прототипу являются использование последовательности обработки сигнала переходного процесса апп(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 апп(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 апп(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 асв(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 асв(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 апп(t) (1):

1. его модуляции гармоническим сигналом (2) и получение модулированного сигнала (3);

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 апп(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 асв(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 апп(t) (1), когда присутствующий в этом сигнале сигнал свободного режима асв(t) считают «помехой», причем измерительный орган релейной защиты и противоаварийной автоматики принимает решение либо на основе параметров первой гармоники сигнала ауст(t) с частотой fc (1) установившегося режима, либо в качестве обрабатываемого измерительным органом сигнала используют действующее значение сигнала ауст(t) установившего режима.

Согласно предлагаемому способу по изобретению решение задачи связывают с выделением сигнала ауст(t) установившегося режима из состава сигнала апп(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 апп(t) (1) переходного процесса сигнал ауст(t) установившегося режима получают в результате алгебраического сложения двух сигналов, первым из которых является электрический сигнал апп(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 ауст(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 апп(t) переходного процесса сигнала асв(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 апп(t) на модуль определенного интегрирования мгновенного значения суммарного сигнала aΣ(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 апп(t) и определенного интегрирования суммарного сигнала aΣ(t), т.е.

при этом интервал интегрирования [t3,t4] выбирают внутри интервале времени [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса, причем суммарный сигнал aΣ(t) в выражениях (8) и (9) определяют через сложение сигнала апп(t) переходного процесса и полученного огибающего положительного огибающий сигнала (5) свободного режима, т.е.

Предлагаемый способ идентификации сигнала ауст(t) установившегося режима, входящего в структуру электрического сигнала переходного процесса апп(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.

1. Способ идентификации сигнала ауст(t) установившегося режима в возникшем в системе электроснабжения переменного тока с частотой fc электрическом сигнале апп(t) переходного процесса и на интервале времени [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса в своей структуре содержащий затухающий однополярный сигнал асв(t) свободного режима, когда сигнал апп(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 апп(t) переходного процесса сигнал ауст(t) установившегося режима идентифицируют через некоторый вычисляемый сигнал , который получают на основе алгебраического сложения двух сигналов, первый из которых определяет изменение электрического сигнала апп(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 апп(t) переходного процесса сигнала свободной составляющей асв(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 ;

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что знак и значение множителя Z задают на основе получаемого результата деления модуля определенного интегрирования электрического сигнала переходного процесса апп(t) на модуль определенного интегрирования мгновенного значения суммарного сигнала aΣ(t)

при этом интервал интегрирования [t3,t4] выбирают внутри интервала времени [tпп(н),tпп(к)] существования переходного процесса, а суммарный сигнал aΣ(t) определяют через сложение сигнала апп(t) переходного процесса и полученного положительного огибающего сигнала свободного режима.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что знак и значение множителя Z задают на основе получаемого результата вычисления разности модулей определенного интегрирования мгновенных значений сигнала переходного процесса апп(t) и определенного интегрирования суммарного сигнала aΣ(ti)

причем суммарный сигнал aΣ(t) определяют через сложение сигнала апп(t) переходного процесса и полученного положительного огибающего сигнала свободного режима.



 

Похожие патенты:

Измерительное устройство служит для обнаружения одновременного присутствия по меньшей мере одного первого сигнала и одного второго сигнала в одном измерительном сигнале.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения уровней помех и импульсных электромагнитных сигналов. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности, линейности и расширении динамического диапазона амплитудного детектора.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств усиления и частотной демодуляции. Достигаемый технический результат - увеличение динамического диапазона при квазилинейном участке частотной демодуляционной характеристики.

Изобретение относится к области радиовещания. Технический результат изобретения заключается в улучшении приема сигналов от радиопередатчиков.

Изобретение относится к средствам определения искажений синусоидального сигнала на электрических станциях и подстанциях в системах производства. Технический результат заключается в сокращении времени на идентификацию параметров мультипликативной апериодической и/или постоянной составляющих электрических сигналов при эксплуатации электрооборудования.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в радиоприемных устройствах для обнаружения и/или предотвращения ошибок в принятом дискретном радиосигнале с плавно изменяющимися подъемами и спадами радиоимпульсов.

Изобретение относится к методикам уменьшения помех в сети беспроводной связи. .

Изобретение относится к радиосвязи и может быть одновременно использовано для демодуляции и фильтрации фазомодулированных, а также фазоманипулированных сигналов.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть одновременно использовано для формирования требуемых амплитудно-манипулированных или амплитудно-модулированных сигналов, а также для демодуляции указанных типов сигналов.

Изобретение относится к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для обеспечения амплитудной, фазовой и частотной модуляции.

Использование: в области электроэнергетики для определения инерционной постоянной синхронных машин (СМ) в режиме реального времени на основе измерений параметров электрического режима и параметров работы машины в электроэнергетических системах переменного тока (ЭЭС).

Изобретение относится к области электротехники и предусматривает способ и систему регулирования мощности на линии для устройства комплексного регулирования перетоков мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления системой приводов с переменной скоростью вращения. Техническим результатом является повышение точности демпфирования колебания и упрощение.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности и стабильности поддержания заданного номинального энергопотребления центром обработки данных, а также сокращение необходимого количества измерений мощности.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости узлов нагрузки электрической сети с асинхронными электродвигателями.

Использование: в области электротехники. Техническим результат - повышение надежности защиты генераторных агрегатов (ГА) от перегрузки.

Использование: в области электротехники. Технический результат – предотвращение перегрузки сети энергоснабжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления генератором электрической энергии, подключенным в точке сетевого подключения к электрической сети.

Использование: в области электротехники и энергетики. Технический результат - повышение вводимой электрической мощности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение скорости реакции на изменение сетевой частоты и повышение электрической мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для предотвращения скачкообразных изменений тока в цепях с устройствами, питающимися от сети переменного тока, предотвращения долговременной подачи избыточного напряжения в цепь нагрузки, общего энергосбережения активной энергии и оптимизации уровня подаваемого в нагрузку напряжения.

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.

Наверх