ES2302412B1 - GENERATOR OF ELECTRICAL PATTERNS (GPE). - Google Patents
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Abstract
Generador de patrones eléctricos (GPE).Electric pattern generator (GPE).
El generador de patrones eléctricos (GPE) es un sistema capaz de generar una secuencia de patrones clasificados, dentro de un conjunto global, en subconjuntos de patrones de un mismo tipo. El conjunto global se corresponde con las infinitas perturbaciones existentes en las ondas de tensión de una red eléctrica trifásica. Los subconjuntos se corresponden con cada uno de los tipos de perturbaciones que se han detectado en la red eléctrica europea de baja tensión. Estos subconjuntos se denominan: armónicos, flicker, hueco, sobretensión, transitorios, desviación de frecuencia, ruido y disimetría. El GPE es capaz de crear de forma automática un número ilimitado de los patrones correspondientes a cada uno de estos subconjuntos de infinitos elementos.The electric pattern generator (GPE) is a system capable of generating a sequence of classified patterns, within a global set, in subsets of patterns of a same kind. The global set corresponds to the infinite disturbances in the voltage waves of a network three phase electric. The subsets correspond to each of the types of disturbances that have been detected in the network European low voltage electrical. These subsets are called: harmonics, flicker, hollow, overvoltage, transients, deviation of frequency, noise and dissymmetry. The GPE is capable of creating automatic unlimited number of patterns corresponding to each of these subsets of infinite elements.
Description
Generador de patrones eléctricos (GPE).Electric pattern generator (GPE).
El generador de patrones eléctricos (GPE) permite generar secuencias de patrones clasificados, que se corresponden con las perturbaciones existentes en las ondas de tensión de la red eléctrica trifásica europea de baja tensión. El GPE puede crear de forma automática un número ilimitado de los patrones correspondientes a cada perturbación. Se proporciona así una herramienta muy útil en el entrenamiento de redes neuronales artificiales (RNA). Por otra parte, se pueden generar estos patrones, como señales reales, para probar la sensibilidad de los equipos a dichas perturbaciones y establecer o verificar las normas de calidad.The electric pattern generator (GPE) allows to generate sequences of classified patterns, which correspond to the existing disturbances in the waves of European three-phase low voltage power grid voltage. He GPE can automatically create an unlimited number of patterns corresponding to each disturbance. It is provided like this a very useful tool in the training of neural networks artificial (RNA). On the other hand, these can be generated patterns, as real signals, to test the sensitivity of equipment to such disturbances and establish or verify the standards quality.
La detección y la clasificación de las diversas perturbaciones que causan problemas de la calidad de la señal eléctrica es una tarea difícil que requiere un alto nivel de la experiencia en ingeniería [A. Hussain, M.H. Sukairi, A. Mohamed, R. Mohamed, "Automatic Detection Of Power Quality Disturbances and Identification of Transients Signals", International Symposium on Signal Processing and its Applications, Kuala Lumpur, Malaysia, 13-16 August 2001]. Debido a estas dificultades, las herramientas de inteligencia artificial emergen como una alternativa interesante en la detección de perturbaciones eléctricas [R. Adapa: "Power Quality Analysis Software", 0272-1724/02, IEEE Power Engineering Review, February 2002]. Las principales herramientas inteligentes de interés incluyen los sistemas expertos, la lógica difusa y las redes neuronales artificiales (RNAs) [W.R. Anis Ibrahim and M.M. Morcos, "Artificial Intelligence and Advanced Mathematical Tools for Power Quality Applications: A Survey", 668 IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 17, April 2002]. El reconocimiento de patrones mediante RNAs requiere, generalmente, el proceso previo de los datos. Con posterioridad, la RNA realiza la extracción de la característica y la clasificación final. Una de las tareas más importantes del proceso del diseño y del desarrollo de un RNA es generar un número adecuado de patrones de entrenamiento para reconocer futuras entradas. A veces se obtiene un diseño de la RNA, al parecer óptimo, pero que ha sido obtenido con un número bajo y limitado de patrones. Esto origina malos resultados en la identificación por parte de la RNA de señales de entrada del mismo tipo que las de los patrones de entrenamiento. En concreto, en la identificación de señales eléctricas reales, una gran cantidad de estos patrones eléctricos son necesarios debido a las combinaciones múltiples de diversas perturbaciones que puedan coincidir en una o varias ventanas de observación. Otro problema adicional con RNAs, aplicadas al análisis de la calidad de la señal eléctrica, es la imposibilidad de conseguir patrones verdaderos directamente de la línea de la red eléctrica debido a la aparición irregular de estas perturbaciones a lo largo del tiempo.The detection and classification of the various disturbances that cause signal quality problems Electrical is a difficult task that requires a high level of engineering experience [A. Hussain, M.H. Sukairi, A. Mohamed, R. Mohamed, "Automatic Detection Of Power Quality Disturbances and Identification of Transients Signals ", International Symposium on Signal Processing and its Applications, Kuala Lumpur, Malaysia, 13-16 August 2001]. Because of these difficulties, artificial intelligence tools emerge as a interesting alternative in disturbance detection electric [R. Adapa: "Power Quality Analysis Software", 0272-1724 / 02, IEEE Power Engineering Review, February 2002]. The main intelligent tools of interest include expert systems, fuzzy logic and artificial neural networks (RNAs) [W.R. Anis Ibrahim and M.M. Morcos, "Artificial Intelligence and Advanced Mathematical Tools for Power Quality Applications: A Survey ", 668 IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 17, April 2002]. Recognition of standards through RNAs generally require the prior process of the data. Subsequently, the RNA performs the extraction of the feature and final classification. One of the most tasks important in the process of designing and developing an RNA is generate an adequate number of training patterns to Recognize future entries. Sometimes you get an RNA design, apparently optimal, but that has been obtained with a low number and Limited patterns. This causes poor results in the RNA identification of input signals thereof type than those of training patterns. Specifically, in the identification of real electrical signals, a lot of these electrical patterns are necessary due to the combinations multiple of various disturbances that may coincide in one or Several observation windows. Another additional problem with RNAs, applied to the analysis of the quality of the electrical signal, is the inability to get true patterns directly from the power line due to the irregular appearance of these disturbances over time.
La simulación de la falta de calidad de la potencia se realiza mediante la generación de señales perturbadas, semejantes a las existentes en la red trifásica. Este tipo de generadores específicos ha alcanzado gran importancia en test de fallos en sistemas eléctricos, calibración de analizadores de potencia y equipos electrónicos de medida, enseñanza e investigación. Es necesario realizar pruebas de comportamiento de los equipos ante señales distorsionadas por armónicos y desequilibrios entre las fases de la red. Las oscilaciones y cambios de la frecuencia de la señal de red juegan un papel importante en sistemas de temporización y alarmas. Finalmente, existen problemas en los ordenadores debido a: transitorios superiores a 200 V, huecos de tensión superiores al -20% del valor nominal y sobretensiones superiores al +10% del valor nominal [IEEE recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment, IEEE, NY, Sept. 1995].The simulation of the lack of quality of the power is realized by generating disturbed signals, similar to those in the three-phase network. This type of specific generators has reached great importance in test of electrical system failures, analyzer calibration power and electronic measuring equipment, teaching and investigation. It is necessary to conduct behavioral tests of the equipment before signals distorted by harmonics and imbalances between the phases of the network. Oscillations and network signal frequency changes play a role important in timing and alarm systems. Finally, there are problems in computers due to: transients greater than 200 V, voltage gaps greater than -20% of the value rated and overvoltages greater than + 10% of the nominal value [IEEE recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment, IEEE, NY, Sept. nineteen ninety five].
La instrumentación actual de generadores de señales que permitan simular todos estos tipos de perturbaciones es escasa, poco versátil y muy costosa. Las pocas empresas norteamericanas que los fabrican ofrecen modelos que generan tres ondas de tensión, controladas en amplitud, con frecuencia y THD ajustables, y con un software opcional para añadir algunos tipos de perturbación (p. e. transitorios) a las señales de tensión [Elgar Smartwave SW5250; Pacific ASX].The current instrumentation of generators of signals that simulate all these types of disturbances is Sparse, not very versatile and very expensive. The few companies Americans who manufacture them offer models that generate three voltage waves, amplitude controlled, frequently and THD adjustable, and with optional software to add some types of disturbance (e.g. transients) to voltage signals [Elgar Smartwave SW5250; Pacific ASX].
Sin embargo, en la instrumentación existente hoy día en el mercado no se ha encontrado la generación de las señales de tensión, reivindicadas en la presente solicitud de patente, ni en sus formas de presentación, control y número de parámetros variables.However, in the existing instrumentation today day on the market the signal generation was not found of tension, claimed in the present patent application, nor in its forms of presentation, control and number of parameters variables
De todo lo anterior se desprende que no existen antecedentes de un dispositivo con las características del objeto de la presente invención, si bien existe un trabajo [J.C. Montaño y R. Aparicio, "Harmonc Analyzer/Generator", IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. IM-32, Junio 1983, pp. 312-315] referente a la generación de grupos de ondas modulados el amplitud, fase y duración del grupo, y algunas patentes de circuitos de conversión de tensiones o intensidades de continua a alterna US 4249235; "Circuit arrangement for inexpensive production of three-phase current from de current"; 03.02.1981]. También existe una solicitud de patente [J.C. Montaño y otros, 200202110 "Generador de funciones trifásicas"; 13.09.2002] que genera ondas trifásicas con tres tipos de perturbaciones estacionarias: armónicos, variación de frecuencia y asimetría. En cualquier caso, la patente anteriormente mencionada no permite generar todos los tipos de perturbaciones transitorias existentes en la red eléctrica. impulsos, oscilación, hueco, sobretensión, o interrupción ni otras perturbaciones tales como el flicker o el ruido gaussiano. Tampoco es posible generar en forma automática infinidad de secuencias de ondas pertenecientes todas ellas a un mismo tipo de perturbación, operación imprescindible para el entrenamiento eficaz de RNAs y para el test de sensibilidad de aparatos a ciertos tipos de perturbaciones. Por último, en la citada solicitud de patente 200202110, no existe una etapa final que, mediante el uso de un amplificador de potencia, permita aplicar las señales dentro de los niveles de amplitud (200 V-300 V) que una carga industrial requiere. El generador de patrones eléctricos objeto de la presente invención aporta una solución a esta desventaja del anterior dispositivo.It follows from all of the above that they do not exist background of a device with the characteristics of the object of the present invention, although there is a work [J.C. Mountain and R. Aparicio, "Harmonc Analyzer / Generator", IEEE Trans. Instrum Meas., Vol. IM-32, June 1983, pp. 312-315] concerning the generation of groups of modulated waves the amplitude, phase and duration of the group, and some patents for voltage or intensity conversion circuits of continue to alternate US 4249235; "Circuit arrangement for inexpensive production of three-phase current from of current "; 03.02.1981]. There is also a request for patent [J.C. Montaño and others, 200202110 "Function generator three-phase "; 13.09.2002] which generates three-phase waves with three types of stationary disturbances: harmonics, variation of frequency and asymmetry In any case, the patent above mentioned does not allow generating all types of disturbances existing transients in the electricity grid. impulses, swing, gap, overvoltage, or interruption or other disturbances such like flicker or Gaussian noise. It is also not possible to generate in automatic infinity of belonging wave sequences all of them to the same type of disturbance, operation essential for effective RNA training and for the test of sensitivity of devices to certain types of disturbances. By Finally, in the aforementioned patent application 200202110, there is no final stage that, through the use of a power amplifier, allow to apply the signals within the amplitude levels (200 V-300 V) that an industrial load requires. He electric pattern generator object of the present invention It provides a solution to this disadvantage of the previous device.
El objeto de la presente invención es un generador de patrones eléctricos consistente en un circuito electrónico de conversión digital-analógica, D/A, controlado por un programa residente en la memoria de un ordenador, y que incluye una unidad de potencia que permite convertir las señales de bajo nivel de tensión y potencia a niveles de aplicación para análisis y test de sensibilidad de equipos reales.The object of the present invention is a electric pattern generator consisting of a circuit Electronic digital-analog conversion, D / A, controlled by a program resident in the memory of a computer, and that includes a power unit that allows converting low voltage and power signals at application levels for analysis and sensitivity test of real equipment.
La inclusión de esta unidad de potencia es el elemento diferenciador respecto al estado de la técnica anterior.The inclusion of this power unit is the differentiating element regarding the state of the art previous.
El programa residente permite introducir mediante una interfaz de usuario cualquier tipo de perturbación existente en redes eléctricas trifásicas y en particular permite introducir perturbaciones estacionarias, tales como armónicos, flicker y asimetrías en módulo y fase de las señales de tensión trifásica, y también perturbaciones transitorias.The resident program allows you to enter through any user interface any type of disturbance existing in three-phase electrical networks and in particular allows introduce stationary disturbances, such as harmonics, flicker and asymmetries in module and phase of the voltage signals three-phase, and also transient disturbances.
La unidad de potencia presenta triple salida, ancho de banda comprendido entre 20 Hz y 20 KHz, una ganancia de tensión de al menos 300 V RMS y potencia de salida para cada fase de al menos 100 w, todo ello con una distorsión armónica total y ruido menor al 0,2% de la salida.The power unit has triple output, bandwidth between 20 Hz and 20 KHz, a gain of voltage of at least 300 V RMS and output power for each phase of at least 100 w, all with total harmonic distortion and noise less than 0.2% of the output.
La interfaz de usuario contiene al menos una sección de indicadores con la información que se ofrece al usuario y otra sección de controles con los valores que puede modificar el usuario para editar la señal que desee.The user interface contains at least one Indicators section with the information offered to the user and another section of controls with the values that you can modify the user to edit the signal you want.
El generador de patrones puede generar señales trifásicas senoidales a las que se superpone individualmente una selección de perturbaciones, programables cada una de ellas, tales como la distorsión armónica (definida por el coeficiente THD), flicker, huecos, sobretensiones, transitorios de alta y baja frecuencia, desviación en frecuencia fundamental, y ruido.The pattern generator can generate signals three-phase sinusoids to which one overlaps individually disturbance selection, programmable each of them, such such as harmonic distortion (defined by the THD coefficient), flicker, gaps, surges, transients high and low frequency, fundamental frequency deviation, and noise.
El generador puede asimismo funcionar en modo automático para generar un gran volumen de patrones por cada tipo de perturbación descrita anteriormente.The generator can also operate in mode automatic to generate a large volume of patterns for each type of disturbance described above.
Módulos electrónicos de que consta el dispositivo de la Figura 1:Electronic modules consisting of the device of Figure 1:
DAC: Tarjeta de conversión digital-analógico.DAC: Conversion Card digital-analog
PC: ordenador personal.PC: personal computer.
P: Sistema de potencia.P: Power system.
A: Amplificador de potenciaA: Power amplifier
T: Transformador de tensiónT: Voltage Transformer
El generador eléctrico de patrones (GEP) contiene los elementos necesarios para emular el funcionamiento de la red eléctrica europea de baja tensión en lo que a sus ondas trifásicas de tensión se refiere, pudiendo reproducir las anomalías que más frecuentemente aparecen en la práctica y que llegan hasta el usuario final. El GEP consta de:The electric pattern generator (GEP) It contains the necessary elements to emulate the operation of the European low voltage power grid in terms of its waves three-phase voltage refers, being able to reproduce the anomalies that most frequently appear in practice and that reach The end user. The GEP consists of:
- 1.one.
- La interfaz principal de usuario para crear ondas trifásicas similares a la de la red eléctrica, añadiendo perturbaciones sobre ellas a voluntad, y mostrarlas en la pantalla de un PC.The main user interface to create similar three-phase waves to that of the electricity grid, adding disturbances on them to will, and display them on a PC screen.
- 2.2.
- El hardware y el software de control necesarios para poder lanzar las señales editadas a través de una tarjeta de generación de datos comercial.He hardware and control software needed to launch the signals edited through a data generation card commercial.
- 3.3.
- La unidad de potencia para la generación de las señales editadas al nivel de tensión adecuado para efectuar un test de sensibilidad de los equipos electrónicos y eléctricos a todo tipo de perturbaciones.The power unit for generating the edited signals at adequate voltage level to perform a sensitivity test of electronic and electrical equipment to all kinds of disturbances
El usuario del GEP interacciona con el software mediante una única interfaz de usuario, a partir de la cual puede acceder a diversas sub-interfaces conforme selecciona ciertas perturbaciones a añadir a la señal. No existen menús ni otras vías de actuación con el programa salvo aquello que se presenta en la interfaz principal de usuario, lo cual redunda en beneficio de la sencillez y la compactación de la información conque entrar al programa.The GEP user interacts with the software through a single user interface, from which you can access various sub-interfaces as select certain disturbances to add to the signal. They do not exist menus or other ways of acting with the program except what It is presented in the main user interface, which results in for the benefit of simplicity and compaction of information So enter the program.
La interfaz principal de usuario se encuentra dividida en dos secciones completamente diferenciadas:The main user interface is located divided into two completely differentiated sections:
A) La sección superior contiene los Indicadores (información que se ofrece al usuario).A) The upper section contains the Indicators (information offered to the user).
B) La sección inferior contiene los Controles (valores que puede modificar el usuario para editar la señal que desee).B) The lower section contains the Controls (values that the user can modify to edit the signal that want).
Esta sección contiene toda la información relativa a la señal que el usuario ha editado, así como ciertos mensajes que el sistema muestra al usuario según circunstancias de la edición. Estos indicadores son:This section contains all the information relative to the signal that the user has edited, as well as certain messages that the system shows to the user according to circumstances of The edition. These indicators are:
Este elemento es una etiqueta fija en la cual figura el nombre de la aplicación y la versión de desarrollo en cuestión.This item is a fixed tag on which the name of the application and the development version appear in question.
En una zona de la pantalla se agrupa la mayor parte de la sección de indicadores por ser el elemento que más información puede aportar sobre la señal que se edita. En él puede verse una representación gráfica de la señal editada con los valores absolutos de la tensión de la forma de onda en el eje de ordenadas y el tiempo en el eje de abscisas. Esta gráfica puede ser objeto de zoom picando en ella con el botón izquierdo y arrastrando el puntero con dicho botón pulsado hasta seleccionar un área rectangular que se desea ampliar. Para que el zoom sea efectivo y no se vuelva a la situación anterior a dicho zoom, el control autoescalado tiene que estar fijado al valor OFF. Para volver a visualizar la señal en la ventana que se ha seleccionado mediante el parámetro duración de la señal se debe situar el control autoescalado en la posición de ON.In an area of the screen most of the indicators section is grouped as it is the element that can provide more information about the signal that is edited. It can be seen a graphic representation of the edited signal with the absolute values of the waveform voltage on the ordinate axis and the time on the abscissa axis. This graphic can be zoomed by clicking on it with the left button and dragging the pointer with said button pressed until a rectangular area to be enlarged is selected. In order for the zoom to be effective and not to return to the situation before that zoom, the self-scaling control must be set to the OFF value. To display the signal again in the window that has been selected by means of the signal duration parameter , the self-scaled control must be placed in the ON position.
Se trata de una etiqueta fija que indica que la zona derecha de los indicadores está básicamente destinada a mostrar características generales de la señal editada, es decir, diversos parámetros que el programa calcula automáticamente para cada señal que se edita.It is a fixed label that indicates that the right zone of the indicators is basically intended for show general characteristics of the edited signal, that is, various parameters that the program automatically calculates for Every signal that is edited.
En este indicador podemos visualizar el número de muestras que tiene la señal editada que se está mostrando en la gráfica. Este número de muestras puede variarse actuando, bien sobre la duración de la señal disminuyendo o ampliando la ventana que estamos utilizando para ver la señal, bien sobre el número de muestras por ciclo ideal que se está usando para el muestreo.In this indicator we can display the number of samples that have the edited signal that is being displayed in the graph. This number of samples can be varied by acting, either about the duration of the signal by decreasing or enlarging the window that we are using to see the signal, well over the number of samples per ideal cycle that is being used for sampling.
Aquí podemos visualizar el período de muestreo (distancia entre dos muestras consecutivas) que estamos utilizando para sintetizar la señal. Puede variarse actuando sobre el parámetro muestras por ciclo ideal.Here we can visualize the sampling period (distance between two consecutive samples) that we are using to synthesize the signal. It can be varied by acting on the samples parameter by ideal cycle .
En este indicador tenemos información sobre el número de ciclos ideales que hemos editado en nuestra señal, es decir, la equivalencia en ciclos ideales de la duración de la ventana seleccionada. Dado que el ciclo ideal tiene como valor 20 ms, el valor aquí mostrado es simplemente el resultado de dividir la duración de la señal en milisegundos por un factor de 20.In this indicator we have information about the number of ideal cycles that we have edited in our signal, is that is, the equivalence in ideal cycles of the duration of the Selected window Since the ideal cycle has a value of 20 ms, the value shown here is simply the result of dividing the Signal duration in milliseconds by a factor of 20.
Este indicador muestra el valor del THD (Total Harmonic Distortion - Distorsión Armónica Total) calculado exclusivamente para la señal que se ha editado en la sección de edición de armónicos.This indicator shows the value of the THD (Total Harmonic Distortion - Total Harmonic Distortion) calculated exclusively for the signal that has been edited in the harmonic editing section.
En una pequeña ventana de diálogo se informa de posibles errores o incompatibilidades entre parámetros que hayan podido producirse a la hora de editar la señal. Los mensajes que pueden aparecer son los siguientes:A small dialog box informs you of possible errors or incompatibilities between parameters that have could occur when editing the signal. The messages that may appear are the following:
- --
- OK. En este caso no hay ningún problema con la señal editada y todos los parámetros toman valores correctosOKAY. In In this case there is no problem with the edited signal and all parameters take correct values
- --
- Error en huecos - sobret. Este es un mensaje de error que se produce cuando los parámetros editados en algún hueco o sobretensión son incorrectos. El posible error se debe a que se pueden seleccionar la amplitud de la perturbación, la duración, las pendientes de subida y bajada de manera independiente, pero estos parámetros no son independientes entre sí. Puede darse el caso, a modo de ejemplo, de que seleccionemos una amplitud grande de la perturbación, unas dinámicas lentas en las pendientes de subida y bajada y una duración breve. Podría ser que "no diera tiempo" a alcanzar los valores necesarios dentro de la duración estipulada. En tal caso, la señal que se está editando no es viable con los parámetros que se están demandando y se trata de un error que se especifica mediante este mensaje para que el usuario pueda corregirlo.Error in gaps - over. This is an error message that occurs when the parameters edited in a gap or overvoltage are incorrect. The possible error is because you can select the amplitude of the disturbance, the duration, the slopes of ascent and down independently, but these parameters are not independent of each other. It may be the case, by way of example, of that we select a large amplitude of the disturbance, some slow dynamics on the up and down slopes and a short duration It could be that "I didn't have time" to reach the necessary values within the stipulated duration. In that case, the signal being edited is not viable with the parameters that are being sued and this is an error that is specified through this message so that the user can correct it.
- --
- Error en transitorios. Este tipo de mensaje de error se produce en el frecuente caso de que el usuario edite un fenómeno transitorio con una frecuencia excesivamente rápida que viole el teorema de Nyquist para el muestreo de una señal. Es decir, el fenómeno transitorio no puede tener una frecuencia que rebase la mitad de la frecuencia de muestreo de la señal. Cuando ocurre que el fenómeno transitorio es excesivamente rápido en relación con la frecuencia de nuestro muestreo, se imprime este mensaje de error en la ventana de diálogo para informar al usuario de que debe cambiar algún parámetro de cara a que el resultado de la señal editada sea correcto. Este mismo fenómeno puede darse si introducimos en la señal un armónico de orden muy alto. Como no es habitual que esto ocurra dentro del rango de parámetros de trabajo habituales, el programa no informa de este error.Error in transients. This type of error message occurs in the frequent case of the user editing a transitory phenomenon with an excessively fast frequency that violates Nyquist's theorem for sampling a signal. That is, the transitory phenomenon does not it can have a frequency that exceeds half the frequency of signal sampling. When it happens that the transitory phenomenon is excessively fast in relation to the frequency of our sampling, this error message is printed in the dialog window to inform the user that he must change some parameter of so that the result of the edited signal is correct. This same phenomenon can occur if we introduce a harmonic into the signal Very high order. As it is unusual for this to happen within the range of usual work parameters, the program does not inform of this error.
- --
- Error en huecos - sobret y transitorios. Este mensaje simplemente es un compendio de los dos anteriores para indicar al usuario que están sucediendo las dos anomalías antes descritas de manera simultánea.Error in holes - over and transients. This message is simply a compendium of the two previous ones to indicate to the user that they are happening the two anomalies described above so simultaneous.
El cometido de este elemento es informar al usuario de una manera inmediata de que se ha producido alguno de los errores anteriormente descritos. Cuando dichos errores se dan, este indicador se enciende mostrando un color rojo y por el contrario, cuando la edición es totalmente correcta permanece apagado mostrando un color verde.The purpose of this element is to inform the user in an immediate way that any of The errors described above. When such errors occur, This indicator lights up showing a red color and on the contrary, when the edition is completely correct it remains off showing a green color.
Son los elementos sobre los que el usuario puede actuar para editar la señal que desee. Cada control numérico tiene la siguiente estructura:They are the elements on which the user can act to edit the signal you want. Each numerical control has The following structure:
- --
- Un elemento gráfico de tipo barra, rueda, etc. que permite editar el valor numérico que se desea. En algunos controles puede no existir este elemento gráfico.A graphic element of type bar, wheel, etc. which allows editing the numerical value that is desired. In some controls it may not exist This graphic element.
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- Un elemento de visualización, "display" digital, que puede sustituir al anterior.A display element, digital display, which can replace the previous one.
Existen los siguientes elementos de control:There are the following control elements:
Mediante este elemento se editan las señales trifásicas a partir de su contenido armónico, soportando hasta cuarenta armónicos en amplitud y fase, así como gestión del nivel de continua de la señal.Through this element the signals are edited three-phase from its harmonic content, supporting up to forty harmonics in amplitude and phase, as well as level management Continuous signal.
Este control es el primero que se debe activar cuando el usuario quiere comenzar a editar una señal. Conduce a una interfaz con diversas ventanas que muestran unas barras en las que el usuario puede seleccionar el valor RMS de la amplitud del armónico que quiere añadir a la señal, así como la fase de éste. Puede pasarse de una ventana de armónicos a otra simplemente pulsando sobre las pestañas que se encuentran en la parte superior de la ventana. Asimismo, existe un botón de Clear para limpiar totalmente todos los "display's". El nivel de continua de la señal se encuentra en un "display" independiente en la parte inferior de la ventana.This control is the first to be activated when the user wants to start editing a signal. It leads to an interface with several windows that show bars in which the user can select the RMS value of the amplitude of the harmonic that he wants to add to the signal, as well as its phase. You can move from one harmonic window to another simply by clicking on the tabs at the top of the window. There is also a Clear button to completely clean all "display's". The signal continuum level is in a separate "display" at the bottom of the window.
Para terminar la edición de armónicos dejando definitivos los cambios realizados, pulsaremos el botón Aceptar en la parte inferior derecha de la ventana. En caso de que no queramos que dichos cambios queden permanentes en la señal editada pulsaremos el botón Cancelar.To finish editing harmonics leaving the changes made final, we will press the Accept button in the lower right part of the window. If we do not want these changes to remain permanent in the edited signal, press the Cancel button.
Mediante el elemento Flicker se llega a una interfaz en la que el usuario puede seleccionar los parámetros del modelo de perturbación flicker:Through the Flicker element an interface is reached in which the user can select the parameters of the flicker disturbance model:
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- Inicio Perturbación (ms). Instante de comienzo de la perturbación que se edita, expresado en milisegundos. Start Disturbance (ms) . Instant of the beginning of the disturbance that is edited, expressed in milliseconds.
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- Duración Perturbación (ms). Duración de la perturbación que se edita, expresada en milisegundos. Duration Disturbance (ms) . Duration of the disturbance that is edited, expressed in milliseconds.
- --
- Amplitud RMS Flicker (mVrms). Amplitud de la componente de ruido flicker expresada en milivoltios eficaces. Se toma esta unidad por tratarse de un parámetro que presenta gran sensibilidad. Pequeñas variaciones del mismo provocan gran distorsión en la señal que se edita. RMS Flicker amplitude (mVrms) . Amplitude of the flicker noise component expressed in effective millivolts. This unit is taken because it is a parameter that has great sensitivity. Small variations of the same cause great distortion in the signal that is edited.
- --
- Frecuencia Flicker (Hz). Frecuencia que presenta el fenómeno de flicker editado, expresada en Herzs. Flicker frequency (Hz) . Frequency presented by the edited flicker phenomenon, expressed in Herzs.
- --
- Fase Flicker (Grados). Fase inicial del fenómeno de flicker, expresada en Grados. Flicker phase (Degrees) . Initial phase of the flicker phenomenon, expressed in Degrees.
Asimismo, disponemos de una etiqueta fija en la parte superior para caracterizar la interfaz como Edición de Flicker y dos botones de Aceptar y Cancelar para decidir si se dejan o no se dejan como definitivos los cambios efectuados.We also have a fixed label at the top to characterize the interface as Flicker Edition and two Accept and Cancel buttons to decide whether or not the changes made are left as definitive.
Este control conduce a una interfaz en la que se ofrece al usuario la posibilidad de gestionar hasta un total de diez perturbaciones de tipo hueco o sobretensión simultáneamente. Mediante este control se edita un conjunto de perturbaciones de índole transitoria (huecos, cortes, microcortes, interrupciones y sobretensiones, etc.) que se agrupan en dos categorías: bajadas (huecos) y subidas (sobretensiones).This control leads to an interface where offers the user the possibility of managing up to a total of ten disturbances of hollow type or overvoltage simultaneously. Through this control a set of disturbances of transitory nature (gaps, cuts, micro cuts, interruptions and surges, etc.) that are grouped into two categories: downs (gaps) and rises (surges).
La pantalla comprende tres secciones. De izquierda a derecha, son las siguientes:The screen comprises three sections. From left to right, are the following:
- \bullet?
- Etiqueta fija que hace referencia al número de la perturbación que se edita. Fixed tag that makes reference to the number of the disturbance that is edited.
- \bullet?
- Tabla que indica el tipo de perturbación: hueco o sobretensión. Table indicating the type of disturbance: hollow or overvoltage.
- \bullet?
- Información fundamental de la interfaz, referente a las características propias de la perturbación que desea editarse. Contiene los siguientes parámetros: Fundamental information of the interface, referring to the characteristics of the disturbance that you want to edit. It contains the following parameters:
- --
- Amplitud (%). Selecciona el valor máximo de subida o bajada de la señal de tensión, relativo al valor máximo que toma la señal armónica. Amplitude (%) . Select the maximum value for raising or lowering the voltage signal, relative to the maximum value that the harmonic signal takes.
- --
- Inicio (ms). Comienzo de la perturbación. Start (ms) . Beginning of the disturbance.
- --
- Duración (ms). Número de milisegundos que la señal permanece distorsionada. Duration (ms) . Number of milliseconds that the signal remains distorted.
- --
- Pendiente inicial y Pendiente final. (Vrms/ms). Selecciona la pendiente de subida y bajada del trapecio utilizado como modelo. Los tiempos de subida y bajada están incluidos en la duración total de la perturbación. Initial pending and Final pending. (Vrms / ms) . Select the up and down slope of the trapezoid used as a model. The rise and fall times are included in the total duration of the disturbance.
- \bullet?
- Etiqueta fija que indica el tipo de interfaz de Edición de Huecos y Sobretensiones, un botón de Clear para borrar la edición completa y dos controles de Aceptar y Cancelar para dejar o no dejar como definitivos los cambios efectuados.Fixed label that indicates the type of interface for Editing Gaps and Surge , a Clear button to erase the complete edition and two Accept and Cancel controls to leave or not leave the changes made final.
Interfaz que gestiona hasta un total de diez perturbaciones de este tipo. Se divide en las siguientes zonas:Interface that manages up to a total of ten disturbances of this type. It is divided into the following areas:
- \bullet?
- En la sección de la zona izquierda se visualizan las etiquetas fijas que indican el número del transitorio que se edita.In the area section On the left, the fixed labels indicating the number are displayed of the transitory that is edited.
- \bullet?
- En la zona central y derecha de la ventana, una tabla contiene los siguientes parámetros seleccionables para editar una perturbación de tipo transitorio. In the central and right zone of the window, a table contains the following parameters selectable to edit a type disturbance transient.
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- Inicio (ms). Instante de comienzo de la perturbación. Start (ms) . Instant start of the disturbance.
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- Duración (ms). Número de milisegundos que dura la perturbación. Duration (ms) . Number of milliseconds that the disturbance lasts.
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- Amplitud Seno (Vrms). Amplitud eficaz en Voltios Eficaces del seno que modela el rizado del fenómeno. Breast Amplitude (Vrms) . Effective amplitude in Effective Volts of the breast that models the curling of the phenomenon.
- --
- Frecuencia Seno (Hz). Frecuencia medida en Herz del seno que modela el rizado del fenómeno Sine Frequency (Hz) . Frequency measured in Herz of the breast that models the curling of the phenomenon
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- Fase Seno (Grados). Fase inicial medida en Grados del seno que modela el rizado del fenómeno. Breast Phase (Degrees) . Initial phase measured in Degrees of the breast that models the curling of the phenomenon.
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- Exponente. Valor del exponente de la función exponencial que modela la atenuación o amortiguamiento del rizado de la perturbación. Exponent . Exponential function exponent value that models the attenuation or damping of the disturbance curl.
Asimismo aparece la etiqueta fija que identifica a esta interfaz como Edición de Transitorios, el botón de Borrado general para borrar la edición realizada y los botones de Aceptar y Cancelar para dejar o no dejar como definitivos los cambios efectuados.It also shows the fixed label that identifies this interface as Transient Edition , the General Delete button to delete the edition made and the Accept and Cancel buttons to leave or not leave the changes made final.
La señal editada se utiliza para modular la frecuencia de la señal editada en Edición de Armónicos. Interfaz de gran similitud con la de edición de armónicos, las diferencias existentes son:The edited signal is used to modulate the frequency of the edited signal in Harmonic Editing . Interface of great similarity with that of harmonic editing, the existing differences are:
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- La etiqueta fija indica "Armónicos de la frecuencia".The Fixed label indicates "Frequency harmonics".
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- Control dispuesto en la parte superior de la interfaz para editar el valor en Hzs de la componente fundamental de la señal moduladora.Control arranged at the top of the interface to edit the value in Hz of the component fundamental of the modulating signal.
Mediante esta interfaz se superpone a la señal editada un nivel de ruido blanco gaussiano y aditivo con media cero.Through this interface it overlaps the signal edited a level of white Gaussian noise and additive with half zero.
Se presentan los siguientes parámetros al usuario:The following parameters are presented to Username:
- --
- Desviación Estándar. Permite seleccionar el valor que tomará el parámetro de desviación estándar de la función estadística gaussiana que presenta el ruido. Standard Deviation It allows to select the value that the standard deviation parameter of the Gaussian statistical function that presents the noise will take.
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- Semilla. Parámetro que permite modificar la generación pseudoaleatoria de los valores que se obtienen a través del algoritmo de ruido. Seed . Parameter that allows modifying the pseudorandom generation of the values obtained through the noise algorithm.
- --
- Etiqueta fija que caracteriza a esta interfaz como Edición de Ruido Blanco Gaussiano Aditivo de Media Cero y los botones de Aceptar y Cancelar para dejar o no dejar como definitivos los cambios realiza- dos.Fixed label that characterizes this interface as Additive Gaussian White Noise Edition of Half Zero and the Accept and Cancel buttons to leave or not leave the changes made final.
En esta sección el usuario encuentra tres controles:In this section the user finds three controls:
- --
- Duración señal (ms). Mediante este elemento se seleccionan los ciclos que se visualizarán de la señal. Las mismas muestras que se visualizan en la gráfica serán las que se exporten a un fichero en caso de seleccionar esta opción. El valor por defecto es 20 ms (un ciclo ideal). Signal duration (ms) . This element selects the cycles that will be displayed on the signal. The same samples that are displayed on the graph will be those that are exported to a file if this option is selected. The default value is 20 ms (an ideal cycle).
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- Frecuencia señal (Hz). Permite modificar la frecuencia fundamental de la señal armónica con una resolución de 0.01 Hz. El valor por defecto es 50 Hz. Signal frequency (Hz) . It allows modifying the fundamental frequency of the harmonic signal with a resolution of 0.01 Hz. The default value is 50 Hz.
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- Muestras por ciclo ideal. Fija la frecuencia de muestreo de la señal. El valor por defecto es 128 muestras por ciclo ideal (20 ms), lo que supone una frecuencia de muestreo de 6400 Hz. Samples per ideal cycle . Set the sample rate of the signal. The default value is 128 samples per ideal cycle (20 ms), which means a sampling rate of 6400 Hz.
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- Autoescalado. Si este control está en la posición ON, el "display" gráfico que muestra la señal está debidamente dimensionado para mostrar la totalidad de la señal editada ocupando el máximo rango del mismo. Si se coloca en posición de OFF se puede hacer zoom en dicho "display" mediante el botón izquierdo del ratón como se explicó al detallar esta parte de la interfaz en la sección dedicada a indicadores. Autoscaling If this control is in the ON position, the graphic "display" that shows the signal is properly sized to show the entire edited signal occupying the maximum range of it. If it is placed in the OFF position, it is possible to zoom in said "display" using the left mouse button, as explained by detailing this part of the interface in the section dedicated to indicators.
- --
- Fichero. Al pulsar este botón aparece una ventana de diálogo que solicita al usuario el nombre del fichero en el que se van a grabar los datos. File When you press this button, a dialog box appears that asks the user for the name of the file in which the data will be recorded.
- --
- Tarjeta. Este botón al ser pulsado provoca que los datos que se visualizan por pantalla sean enviados a una tarjeta de datos que genera físicamente la señal con un rango dinámico de \pm10 V. Card This button when pressed causes the data displayed on the screen to be sent to a data card that physically generates the signal with a dynamic range of ± 10 V.
- --
- Stop. Este botón termina la ejecución del programa de control. Stop This button terminates the execution of the control program.
Tienen como objetivo básico realizar el entrenamiento de una red neuronal artificial. El formato de ficheros que se utiliza es el de ficheros de texto (ASCII). El fichero de texto contiene dos secciones claramente diferenciadas.Their basic objective is to carry out the training of an artificial neural network. The format of Files used are text files (ASCII). He text file contains two sections clearly differentiated.
1) La cabecera, compuesta por los campos:1) The header, consisting of the fields:
- --
- Bandera de comienzo de cabecera: INICIO CABECERA.Header start flag: HOME HEADBOARD.
- --
- Etiqueta "Perturbación": tabulador y nombre del fichero de perturbación.Tag "Disturbance": tab and name of the disturbance file.
- --
- Etiqueta "Ciclos ideales": tabulador y número de ciclos ideales de la señal (resultado de dividir la duración de la señal entre los 20 ms, duración del ciclo ideal con la frecuencia de 50 Hz.Tag "Ideal cycles": tabulator and number of ideal signal cycles (result of divide the signal duration between 20 ms, cycle duration ideal with the frequency of 50 Hz.
- --
- Etiqueta "Período muestreo": tabulador y valor del período de muestreo (inverso de la frecuencia de muestreo).Tag "Sampling Period": tab and sampling period value (frequency inverse Of sampling).
- --
- Bandera de fin de cabecera: FIN CABECERAEnd of Header Banner: END HEADBOARD
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2) Datos del muestreo de la señal2) Signal sampling data
Columna de datos relativos a los valores de tensión de la señal editada. Se adopta una precisión de 6 cifras decimales en todo tipo de dato numérico con el punto como separador entre el valor entero y el decimal.Column of data related to the values of edited signal voltage. 6-digit accuracy is adopted decimals in all types of numerical data with the point as a separator between the integer and the decimal value.
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El GEP genera formas de onda que simulan el
comportamiento de la red eléctrica. Para su funcionamiento es
necesario que un operador defina las características de dicha onda
manualmente, es decir, obliga a introducir los parámetros de la
señal uno a uno. El interés por la automatización surge cuando se
requiere no sólo de la simulación de la señal eléctrica, sino del
entrenamiento de una red neuronal a la que es necesario facilitarle
múltiples patrones de referencia (señales generadas por el GEP)
para que realice una clasificación apropiada de las señales que
recibe. El GEP en modo automático genera un gran volumen de
patrones por cada tipo de perturbación descrita anterior-
mente.The GEP generates waveforms that simulate the behavior of the electricity grid. For its operation it is necessary for an operator to define the characteristics of said wave manually, that is, it forces the input of the parameters of the signal one by one. The interest in automation arises when it is required not only of the simulation of the electrical signal, but of the training of a neural network to which it is necessary to provide multiple reference patterns (signals generated by the GEP) to perform an appropriate classification of the signals it receives. The GEP in automatic mode generates a large volume of patterns for each type of disturbance described above-
mind.
Para conseguir la automatización en la generación de ficheros en el GPE, cuando el usuario actúa sobre el botón Fichero, se solicita al citado usuario que introduzca el directorio en el cual se guardarán los distintos archivos y un nombre de fichero. Para la mencionada automatización, el usuario necesita llevar a cabo una programación en la variación de los distintos parámetros sobre los que pretende actuar, generando así un fichero para cada una de estas variaciones. Dicha programación se lleva a cabo mediante un lenguaje informático muy sencillo, que permite realizar modificaciones incrementales en cada una de las variables numéricas de configuración de la señal, así como conmutaciones en las variables de selección. Por otro lado, el lenguaje le permite la creación de las distintas fases de una señal trifásica, permitiéndose así la generación de fases deterministas, donde el usuario tiene perfecto control de la fase generada. El GPE permite, a su vez, la generación de fases aleatorias para facilitar así al usuario la generación de un gran número de ficheros de cara al proceso de entrenamiento de una red neuronal. Para ello fueron incluidos los botones de creación de fases aleatorias, tanto en la generación de armónicos como en la generación de la desviación de frecuencia.To achieve automation in the generation of files in the GPE, when the user acts on the File button, the user is requested to enter the directory in which the different files and a file name will be saved. For the aforementioned automation, the user needs to carry out a programming in the variation of the different parameters on which he intends to act, thus generating a file for each of these variations. This programming is carried out by means of a very simple computer language, which allows incremental modifications to be made in each of the numerical variables of the signal configuration, as well as switching in the selection variables. On the other hand, the language allows the creation of the different phases of a three-phase signal, thus allowing the generation of deterministic phases, where the user has perfect control of the generated phase. The GPE allows, in turn, the generation of random phases to facilitate the user the generation of a large number of files for the training process of a neural network. For this, the buttons for creating random phases were included, both in the generation of harmonics and in the generation of the frequency deviation.
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El hardware del GEP, ordenador-tarjeta de conversión DAC, permite disponer de una herramienta de bajo coste para crear señales de test reales que puedan utilizarse para alimentar los sistemas que análisis de redes eléctrica, o a cargas, equipos eléctricos o electrónicos para estudiar los efectos de los diversos tipos de anomalías. Se trata de una tarjeta con los canales correspondientes a las tres salidas analógicas. Incluye una memoria tipo FIFO en cada uno de sus canales para permitir generación continua de formas de onda sin pérdida de muestras. Las diversas salidas pueden ser actualizadas simultánea o independientemente y los canales pueden ser habilitados o deshabilitados selectivamente a través del PC. Existe un módulo que implementa conversión digital - analógica en cada canal que, junto con un filtro paso baja, garantiza una reconstrucción adecuada de la señal analógica asegurando una adecuada pureza espectral y reduciendo las componentes de alta frecuencia no deseadas en la salida.The hardware of the GEP, computer-DAC conversion card, allows have a low cost tool to create signals from actual tests that can be used to power the systems that analysis of electrical networks, or loads, electrical equipment or electronic to study the effects of various types of anomalies It is a card with the corresponding channels to the three analog outputs. It includes a FIFO type memory in each of its channels to allow continuous generation of forms Wave without loss of samples. The various outputs can be updated simultaneously or independently and channels can be selectively enabled or disabled through the PC. There is a module that implements digital - analog conversion in each channel that, together with a low pass filter, guarantees a proper reconstruction of the analog signal ensuring a adequate spectral purity and reducing high components Unwanted frequency at the exit.
El proceso de conversión digital a analógica de los datos y, por consiguiente, de generación de señal en un rango de \pm10 V, se controla con un reloj interno programable construido a partir de un oscilador de cristal de 10 MHz de frecuencia junto con un prescaler de 16 bits.The process of digital to analog conversion of data and therefore signal generation in a range ± 10 V, is controlled with a programmable internal clock constructed from a 10 MHz crystal oscillator of frequency along with a 16-bit prescaler.
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La unidad de potencia tiene como misión convertir las señales de bajo nivel (niveles de tensión del orden de 1 volt RMS y potencias del orden de 10 mW) generadas en el GEP, a los niveles de aplicación para análisis y test de sensibilidad de equipos reales. Es necesario, por tanto, generar señales en tensiones del orden de 300 volts RMS y potencias >100 W. La unidad de potencia permite amplificar las señales hasta estos niveles. Desde el punto de vista de la salida actúa como una fuente de alta tensión y baja impedancia.The power unit has as its mission convert low level signals (order voltage levels of 1 volt RMS and powers of the order of 10 mW) generated in the GEP, at the application levels for sensitivity analysis and testing of real teams. It is therefore necessary to generate signals in voltages of the order of 300 volts RMS and powers> 100 W. power unit allows amplifying signals up to these levels. From the point of view of the exit acts as a source High voltage and low impedance.
Las características básicas de la Unidad de Potencia son: triple salida; ancho de banda (20 Hz - 20 KHz); ganancia en tensión min. (300); potencia de salida para cada fase min (100 watts). Para poder representar cierto tipo de perturbaciones el valor máximo instantáneo de la señal de salida llega hasta 1000 volts. La señal de entrada se amplifica con una alta fidelidad, como lo indican las características de distorsión armónica total y ruido (THD+N) por debajo del 0,2% de la salida.The basic characteristics of the Unit Power are: triple output; bandwidth (20 Hz - 20 KHz); voltage gain min. (300); output power for each phase min (100 watts) To be able to represent a certain type of disturbances the instantaneous maximum value of the output signal It reaches up to 1000 volts. The input signal is amplified with a high fidelity, as indicated by distortion characteristics total harmonic and noise (THD + N) below 0.2% of the exit.
Para conseguir las mencionadas características se utilizan estructuras de amplificación típicas de la técnica del audio de alta fidelidad (lo que permite el cumplimiento de los requerimientos en términos de potencia, ancho de banda y distorsión) combinadas con transformadores diseñados especialmente para elevar la tensión instantánea hasta los niveles requeridos, dentro de dichas especificaciones de alta fidelidad. De esta forma combinando y modificando aspectos tecnológicos procedentes de un campo plenamente asentado se mejoran las prestaciones generales en una aplicación alejada tradicionalmente de la anterior (generador de potencia en emulación de red eléctrica para test de equipos reales).To achieve the mentioned characteristics amplification structures typical of the technique of Hi-Fi audio (allowing compliance with requirements in terms of power, bandwidth and distortion) combined with transformers specially designed to lift the instantaneous tension up to the required levels, within Such high fidelity specifications. In this way combining and modifying technological aspects from a field fully established the general benefits are improved in a application traditionally remote from the previous one (generator of power in power grid emulation for equipment testing real).
Una forma de realizar la circuitería de la invención es la indicada en la figura 1, donde se ha representado una tarjeta de conversión digital-analógica (DAC), enchufable en los "slots" del bus de expansión de un ordenador (PC), con capacidad para controlar simultáneamente cuatro canales de salida, 12 bits de resolución y 6400 muestras por segundo en cada canal. La tarjeta contiene, por cada canal de salida, una pareja circuitos de memoria tipo FIFO, un chip de conversión digital-analógica y un filtro de pasa baja para reconstrucción de la señal. Las operaciones de control de los canales de la tarjeta se realizan con un circuito de reloj interno. Estas operaciones consisten en relleno de datos procedentes del "bus" del PC en los bancos de memoria FIFO, el inicio de la conversión D/A y la generación de las formas de onda sin pérdida de muestras e ininterrumpidamente. La posterior amplificación de las señales se puede efectuar controlando la ganancia de la etapa de salida desde un valor rms de tensión de 10 V hasta 380 V.One way to perform the circuitry of the invention is the one indicated in figure 1, where it has been represented a digital-analog conversion card (DAC), pluggable into the "slots" of a computer expansion bus (PC), with the ability to simultaneously control four channels output, 12 bits of resolution and 6400 samples per second in each channel The card contains, for each output channel, one FIFO type memory circuit pair, a conversion chip digital-analog and a low pass filter for signal reconstruction The control operations of Card channels are made with an internal clock circuit. These operations consist of filling data from the "bus" of the PC in FIFO memory banks, the beginning of the D / A conversion and generation of waveforms without loss of Samples and continuously. The subsequent amplification of signals can be performed by controlling the gain of the stage of output from a voltage rms value of 10 V to 380 V.
La etapa de amplificación debe lograr esta ganancia en tensión para potencias >100 W con unos márgenes de distorsión armónica total y ruido por debajo del 0,2%, para poder aplicar el instrumento en ensayos de tolerancia de equipos ante señales con perturbaciones. Esto se consigue mediante una estructura que utiliza dos elementos: un amplificador de potencia de audio (suministra la ganancia en potencia con amplio ancho de banda y baja distorsión), seguido de un transformador de audio modificado para salida de alta tensión (que suministra la ganancia en tensión sin añadir niveles de distorsión graves, y dotando al equipo de una salida aislada de la red eléctrica lo que aumenta el nivel de seguridad en su uso).The amplification stage must achieve this voltage gain for powers> 100 W with margins of total harmonic distortion and noise below 0.2%, to be able to apply the instrument in equipment tolerance tests before Disturbed signals This is achieved through a structure that uses two elements: a power amplifier audio (provides power gain with wide width of band and low distortion), followed by an audio transformer modified for high voltage output (which supplies the gain in tension without adding serious distortion levels, and providing equipment of an isolated outlet of the power grid which increases the level of security in its use).
Se emplea como software de control una aplicación basada en el entorno de programación LabView 5.0. La aplicación permite la generación del conjunto de perturbaciones estacionarias y/o transitorias propuesto. La generación de una perturbación individual se realiza a partir de la configuración, por medio de un conjunto de controles visuales con los que cuenta la aplicación, de los distintos parámetros de la señal, visualizándose en pantalla las formas de onda generadas en el puerto de salidas analógicas de la tarjeta DAC.A control software is used as application based on the LabView 5.0 programming environment. The application allows the generation of the disturbance set Stationary and / or transitory proposed. The generation of a Individual disturbance is performed from the configuration, by means of a set of visual controls that the application of the different parameters of the signal, being displayed On-screen waveforms generated at the output port DAC card analog.
A su vez la aplicación permite la generación de perturbaciones de modo automático. Para ello se ha utilizado como entorno para la realización de la automatización, la herramienta software TestStand. Esta herramienta permite mediante su comunicación con LabVIEW la programación de un conjunto de acciones sobre el mismo. De esta forma, las variables definidas en la aplicación del GEP son asociadas a variables en TestStand, definiéndose así mismo valores por defecto. Así cada uno de los controles visuales y variables de la aplicación GEP está asociado a una variable TestStand. Para la generación de un conjunto de perturbaciones de modo automático son programadas variaciones en los controles y variables de la aplicación GEP mediante un sencillo lenguaje de programación que integra TestStand, generándose una perturbación en cada una de estas variaciones.In turn, the application allows the generation of automatic mode disturbances. For this it has been used as environment for the realization of automation, the tool TestStand software. This tool allows through its communication with LabVIEW programming a set of actions about it. In this way, the variables defined in the GEP application are associated with variables in TestStand, also defining default values. Thus each of the Visual controls and variables of the GEP application is associated with a TestStand variable. For the generation of a set of automatic mode disturbances are programmed variations in the controls and variables of the GEP application using a simple programming language that integrates TestStand, generating a disturbance in each of these variations.
Algunos de los tipos de señal que es posible crear mediante el GEP se describen a continuación en forma extractada:Some of the types of signal that is possible create using the GEP described below in form extracted:
- Generación de señales con hueco de tensión: se expone una señal generada configurando el parámetro de perturbación 0 (hueco) con un único primer armónico de amplitud 220 y fase 0, amplitud del 20%, inicio en 5 ms, duración de 600 ms y pendientes inicial y foral de 1000 Vrms/ms. Para generar automáticamente un conjunto de huecos es necesario modificar los parámetros de amplitud de los distintos armónicos, duración hueco y amplitud hueco.- Signal generation with voltage gap: se exposes a generated signal by setting the disturbance parameter 0 (hollow) with a single first harmonic of amplitude 220 and phase 0, 20% amplitude, 5 ms start, 600 ms duration and pending initial and foral of 1000 Vrms / ms. To automatically generate a set of gaps it is necessary to modify the parameters of amplitude of the different harmonics, hollow duration and amplitude hole.
- Generación de señales con una sobretensión: igual que la generación realizada en el hueco pero con el tipo de perturbación con valor 1 (sobretensión). Para la generación automática sería necesario modificar los parámetros: amplitud de distintos armónicos, duración sobretensión y amplitud sobretensión.- Signal generation with an overvoltage: same as the generation made in the hollow but with the type of disturbance with value 1 (overvoltage). For the generation automatic it would be necessary to modify the parameters: amplitude of different harmonics, overvoltage and amplitude duration overvoltage
- Generación de señales con desviación de la frecuencia fundamental: se lleva acabo a partir de un fichero que contiene datos de tensiones para generar una señal con un único primer armónico de amplitud 220 y fase 0, a la que se le añade una desviación de frecuencia en el primer armónico de 220 V, con un nivel DC de 20 V y con el armónico fundamental de 60 Hz. Para generar un conjunto de las mismas de modo automático es necesario programar la modificación de los parámetros de amplitud de los distintos armónicos y frecuencia.- Signal generation with deviation from the fundamental frequency: it is carried out from a file that Contains voltage data to generate a signal with a single first harmonic of amplitude 220 and phase 0, to which a frequency deviation in the first harmonic of 220 V, with a 20 V DC level and with the fundamental harmonic of 60 Hz. For generate a set of them automatically is necessary program the modification of the amplitude parameters of the Different harmonics and frequency.
- Generación de señales con una señal transitoria superpuesta: una perturbación de este tipo genera un fichero de datos de tensiones con un único primer armónico de amplitud 220 V y fase 0°, a la que se le añade un transitorio cuyo inicio está en 20 ms, duración es de 800 ms, amplitud del seno es de 5 Vrms, la frecuencia es de 50 Hz, la fase de 80° y el exponente es de valor 0.- Signal generation with a signal transient superimposed: a disturbance of this type generates a voltage data file with a single first harmonic of 220 V amplitude and 0 ° phase, to which a transient is added whose start is 20 ms, duration is 800 ms, breast amplitude is 5 Vrms, the frequency is 50 Hz, the 80 ° phase and the exponent It is of value 0.
- Generación de señales con fase inicial programable: contiene un fichero de generación diseñado expresamente para el entrenamiento de una red neuronal, que por ejemplo dado un primer armónico ideal (220 V y fase 0) e incrementándose la amplitud del tercer armónico en diferentes pasos: de 0 a 13,20 V en incrementos 0,44 V, de 13,20 a 16,50 V en 0,22 V, de 16,50 a 18,70 V en 0,11 V, de 18,70 a 22 V en 0,22 V, de 22,44 a 44 V en 0,44 V, de 44 a 110 V de 1,1 V y de 110 a 220 V en 2,2 V, crea un conjunto de ficheros de distinguiéndose en el nombre del fichero aquellos que contienen armónicos significativos o carecen de ellos (el THD de la señal es inferior a 8%).- Signal generation with initial phase programmable: contains a designed generation file specifically for the training of a neural network, which by example given a first ideal harmonic (220 V and phase 0) e increasing the amplitude of the third harmonic in different steps: from 0 to 13.20 V in 0.44 V increments, from 13.20 to 16.50 V in 0.22 V, from 16.50 to 18.70 V at 0.11 V, from 18.70 to 22 V at 0.22 V, of 22.44 to 44 V at 0.44 V, from 44 to 110 V from 1.1 V and from 110 to 220 V at 2.2 V, creates a set of files distinguished in name from the file those that contain significant harmonics or they lack them (the THD of the signal is less than 8%).
- Generación con fase aleatoria: diseñado expresamente para el entrenamiento de una red neuronal, incluye un fichero de datos de tensiones de la fase inicial de la señal en forma aleatoria. Se corresponde con la primera parte de la generación en el tipo de perturbación previamente descrita, con la diferencia de que es la fase es aleatoria.- Random phase generation: designed expressly for the training of a neural network, it includes a voltage data file of the initial phase of the signal in random form. It corresponds to the first part of the generation in the type of disturbance previously described, with the Difference that is the phase is random.
- Generación de señales con flicker: contiene un fichero de datos de tensiones con el tipo de perturbación configurado en flicker para generar una señal con un único primer armónico de amplitud 220 y fase 0 y a la que se le añade una componente de flicker cuyo inicio es 20 ms, duración 100 ms, amplitud 200 Vrms, frecuencia 15 Hzy fase 0°, siendo necesaria la modificación de este conjunto de parámetros para la generación automática de los mismos.- Signal generation with flicker: contains a voltage data file with the type of disturbance configured in flicker to generate a signal with a single first harmonic amplitude 220 and phase 0 and to which is added a flicker component whose start is 20 ms, duration 100 ms, amplitude 200 Vrms, frequency 15 Hzy phase 0 °, the modification of this set of parameters for generation automatic of them.
El estudio de la calidad de las señales de suministro eléctrico y, sobre todo, el efecto que la falta de calidad tiene sobre los equipos y sistemas eléctricos y electrónicos, es un tema de la máxima importancia. Se necesita estudiar la tolerancia de estos equipos y sistemas, por lo general en configuración trifásica, ante una fuente de alimentación distorsionada con contenido variable de armónicos y perturbaciones. Estas pruebas han de hacerse a niveles de tensión y potencia reales. La instrumentación requerida para estos ensayos de tolerancia en sistemas trifásicos consiste en asociar tres generadores de funciones monofásicos sincronizados y programar, si es posible, su contenido armónico y perturbaciones. Existen algunos generadores trifásicos, de importación y con precios muy elevados, poco flexibles en los aspectos de control de las formas de onda.The study of the quality of the signals of electricity supply and, above all, the effect that the lack of quality has about electrical equipment and systems and electronic, is a subject of the utmost importance. Needed study the tolerance of these equipment and systems, usually in three-phase configuration, before a power supply distorted with variable content of harmonics and disturbances. These tests must be done at voltage and power levels real. The instrumentation required for these tests of tolerance in three-phase systems is to associate three generators of synchronized and programmed single-phase functions, if It is possible, its harmonic content and disturbances. There are some three-phase generators, imported and with very high prices, not very flexible in the control aspects of the waveforms.
La síntesis de formas de ondas en la pantalla del PC, a partir de una amigable interfaz de usuario, permite generar cualquier forma de señal trifásica simulando las perturbaciones que aparecen en las redes de distribución. Estas señales pueden ser posteriormente amplificadas para excitar el sistema de prueba.The synthesis of waveforms on the screen of the PC, from a friendly user interface, allows generate any form of three-phase signal simulating the disturbances that appear in distribution networks. These signals can be subsequently amplified to excite the test system
En el aspecto educativo y de investigación, la invención proporciona un instrumento versátil, barato y de fácil implementación y uso. Cualquier carga trifásica o monofásica, lineal o no lineal, puede ser simulada a partir de las señales de tensión e intensidad.In the educational and research aspect, the invention provides a versatile, cheap and easy instrument implementation and use Any three-phase or single-phase load, linear or nonlinear, it can be simulated from the signals of voltage and intensity
Por lo tanto, los fabricantes de instrumentación, equipos eléctricos, electrónicos y electromecánicos, los centros técnicos educativos, de investigación, diseño y desarrollo de convertidores, reguladores de motores, actuadores, plantas industriales de producción, etc. son los más directamente implicados en esta invención.Therefore, the manufacturers of instrumentation, electrical, electronic and electromechanical, technical, educational, research centers, design and development of converters, motor regulators, actuators, industrial production plants, etc. they are the most directly involved in this invention.
Además de los anteriores, las compañías suministradoras de electricidad constituyen un sector de la técnica al que se aplica la invención, ya que pueden emplear el GPE para simular los efectos de la falta de calidad de la onda, p. ej. debida a fallos en las líneas de suministro, en el funcionamiento de equipos sensibles, en la percepción de los usuarios o en el cumplimiento de las normas establecidas.In addition to the above, the companies electricity suppliers constitute a technical sector to which the invention applies, since they can use the GPE to simulate the effects of lack of wave quality, p. ex. due to failures in the supply lines, in the operation of sensitive equipment, in the perception of users or in the Compliance with established standards.
Al tiempo, la precisión del instrumento desarrollado permite su uso como equipo patrón. Dichas compañías pueden usarlo para la realización de pruebas defensivas ante denuncias por mal funcionamiento de equipos de usuarios. Así, por ejemplo, seria posible establecer formas de onda que aún perturbadas estuvieran dentro de los márgenes legales, comprobando fallos de dichos equipos. Actualmente, no es fácil determinar la responsabilidad, de la compañía suministradora o del fabricante del equipo, en dicho fallo. Las características de exactitud y funcionales del nuevo equipo lo permiten con facilidad.At the time, the accuracy of the instrument developed allows its use as standard equipment. These companies you can use it for defensive testing before complaints of malfunction of user equipment. So by example, it would be possible to establish waveforms that still disturbed were within the legal margins, checking failures of said equipment. Currently, it is not easy to determine the responsibility of the supplying company or the manufacturer of the team, in that failure. The accuracy characteristics and New equipment functionalities allow it with ease.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200502457A ES2302412B1 (en) | 2005-10-03 | 2005-10-03 | GENERATOR OF ELECTRICAL PATTERNS (GPE). |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200502457A ES2302412B1 (en) | 2005-10-03 | 2005-10-03 | GENERATOR OF ELECTRICAL PATTERNS (GPE). |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2302412A1 ES2302412A1 (en) | 2008-07-01 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200502457A Active ES2302412B1 (en) | 2005-10-03 | 2005-10-03 | GENERATOR OF ELECTRICAL PATTERNS (GPE). |
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Family Cites Families (4)
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| KR0152093B1 (en) * | 1992-10-15 | 1998-12-15 | 윤종용 | Sinusoidal wave generating apparatus using the up/down counter |
| US5663728A (en) * | 1995-05-18 | 1997-09-02 | Hughes Aircraft Company | Digital-to-analog converted (DAC) and method that set waveform rise and fall times to produce an analog waveform that approximates a piecewise linear waveform to reduce spectral distortion |
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-
2005
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MONEDERO, I. León, C. GARCIA A. ELENA, J.M. MONTANO, J.C. ROPERO, J. A real-time system for the generation and detection of electrical disturbance. POWER SYSTEMS CONFERENCE AND EXPOSITION, 2004 IEEE PES (10.13.2004) páginas 1019-1023 ISBN: 0-7803-1023 VOL. 2. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2302412A1 (en) | 2008-07-01 |
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Legal Events
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Effective date: 20100616 |
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Effective date: 20110706 |