RU2543934C1 - Method for identification of harmonic signal distortion and determination of distortion parameters at multiplicative effect (versions) - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: in this method initial value of multiplicative aperiodic component, decay constant of aperiodic component and steady component value are set by tracking availability of diminishing multiplicative aperiodic component within the preset time provided that the preset conditions are met.

EFFECT: reducing time for identification of parameters for multiplicative aperiodic component or steady component of electrical signals at operation of electrical equipment.

4 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технологиям с использованием электрооборудования, установленного на электрических станциях и подстанциях в системах производства, передачи и потребления электроэнергии, и может быть использовано во всех электроустановках, использующих цифровую обработку данных.The invention relates to electrical engineering, in particular to technologies using electrical equipment installed in power plants and substations in power generation, transmission and consumption systems, and can be used in all electrical installations using digital data processing.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам обработки мгновенных значений результатов измерения переменных электрических сигналов, например напряжений и токов промышленной частоты f=50 Гц, полученных с помощью цифровых приборов.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to methods for processing instantaneous values of measurement results of variable electrical signals, for example, voltages and currents of industrial frequency f = 50 Hz, obtained using digital devices.

Алгоритмы, предложенные в вариантах формулы изобретения, позволяют идентифицировать тип искажения и определить параметры искажения (параметры апериодической и/или постоянной составляющих) гармонического сигнала любой природы (звукового, сейсмического и др.) по результатам цифровых измерений.The algorithms proposed in the variants of the claims allow us to identify the type of distortion and determine the distortion parameters (parameters of the aperiodic and / or constant components) of a harmonic signal of any nature (sound, seismic, etc.) according to the results of digital measurements.

Настоящее изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю.Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. - М.: ПАТЕНТ, 2008. - с.97], так как позволяет при искажении синусоидальности сигнала, при несимметричной нагрузке и в критических режимах определить параметры апериодической и/или постоянной составляющих, необходимые для управления электроэнергетической системой.The present invention relates to a priority area of development of science and technology "Technologies for creating energy-saving systems for transporting, distributing and consuming heat and electricity" [Alphabetical and subject index to the International Patent Classification in priority areas of science and technology / Yu.G. Smirnov, E.V. Skidanova, S.A. Krasnov. - M.: PATENT, 2008. - p. 97], since it allows one to determine the parameters of the aperiodic and / or constant components necessary for controlling the electric power system when the signal is sinusoidal, with unbalanced load and in critical modes.

Известны различные способы и устройства для идентификации и определения параметров апериодической составляющей быстро протекающего переходного процесса, обусловленного коммутацией в электрической цепи переменного тока, и/или постоянной составляющей в электрическом сигнале, обусловленной как несинусоидальностью сигнала, так и несимметрией пофазной нагрузки. Как правило, эти способы и устройства либо связаны с расходами на приобретение и установку специального оборудования и постоянными затратами на его последующее поддержание и обслуживание, либо требуют знания дополнительных параметров электрической цепи, например активных, емкостных и индуктивных сопротивлений, либо только определяют факт наличия апериодической составляющей, не решая самой задачи определения параметров.There are various methods and devices for identifying and determining the parameters of the aperiodic component of a fast-flowing transient process due to switching in an alternating current electric circuit and / or a constant component in an electric signal due to both non-sinusoidality of the signal and asymmetry of the phase load. Typically, these methods and devices are either associated with the costs of acquiring and installing special equipment and the constant costs of its subsequent maintenance and maintenance, or require knowledge of additional parameters of the electrical circuit, for example, active, capacitive and inductive resistances, or only determine the presence of an aperiodic component without solving the very problem of determining the parameters.

Известен способ, приведенный в ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ» раздел «4. Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания».The known method described in GOST 28249-93 "Short circuits in electrical installations. Calculation methods in electrical installations of alternating current voltage up to 1 kV "section" 4. Calculation of the aperiodic component of the short circuit current. "

Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа, является возможность определения параметров апериодической составляющей тока короткого замыкания.A sign of an analogue that coincides with the essential features of the proposed method is the ability to determine the parameters of the aperiodic component of the short circuit current.

Недостаток аналога, с точки зрения технического результата, в том, что «наибольшее начальное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания в общем случае всегда предписывают считать равным амплитуде X_m периодической составляющей тока» [ГОСТ 28249-93]. В действительности это значение принадлежит интервалу от -X_m до X_m, и будет таким, каким было мгновенное значение тока в момент короткого замыкания.The disadvantage of the analogue, from the point of view of the technical result, is that “in the general case, the largest initial value of the aperiodic component of the short circuit current is always prescribed to be equal to the amplitude X _{m of the} periodic component of the current” [GOST 28249-93]. In fact, this value belongs to the interval from -X _m to X _m , and will be the same as the instantaneous current value at the time of the short circuit.

Вторым недостатком аналога является использование индуктивного и активного сопротивлений цепи, которые, как правило, не известны и могут быть по непростой технологии рассчитаны только оценочно, для последующего определения постоянной времени затухания апериодической составляющей тока.The second disadvantage of the analogue is the use of inductive and active resistances of the circuit, which, as a rule, are not known and can be calculated using complicated technology only estimated, for the subsequent determination of the decay time constant of the aperiodic component of the current.

Третий недостаток в том, что определяется только аддитивная апериодическая составляющая тока, представляющая собой алгебраическую сумму апериодической и гармонической составляющих. Однако, как видно на осциллограммах реальных переходных процессов, в том числе вызванных короткими замыканиями, изменение токов может иметь мультипликативный характер, то есть в виде произведения апериодической и гармонической составляющих.The third drawback is that only the additive aperiodic component of the current is determined, which is the algebraic sum of the aperiodic and harmonic components. However, as can be seen on the oscillograms of real transients, including those caused by short circuits, the change in currents can have a multiplicative character, that is, in the form of a product of aperiodic and harmonic components.

Наконец, не определяется и даже не упоминается постоянная составляющая, которая также может быть в электрическом сигнале.Finally, the constant component, which may also be in the electrical signal, is not determined or even mentioned.

Известен способ идентификации апериодической или постоянной составляющей по патенту РФ №2379823, МПК H03D 1/00, Способ идентификации апериодической или постоянной составляющей в электрическом сигнале / Мамаев В.А., опубликовано 20.01.2010.A known method of identifying an aperiodic or constant component according to the patent of the Russian Federation No. 2379823, IPC H03D 1/00, Method for identifying an aperiodic or constant component in an electric signal / Mamaev V.A., published on 01.20.2010.

Признаком аналога, совпадающим с существенными признаками заявляемого способа и используемого в качестве прототипа для вариантов заявляемого способа, является возможность на основе анализа огибающих амплитуд идентифицировать факт наличия апериодической или постоянной составляющих в электрическом сигнале.A sign of the analogue, which coincides with the essential features of the proposed method and used as a prototype for the variants of the proposed method, is the possibility, based on the analysis of envelopes of amplitudes, to identify the fact of the presence of aperiodic or constant components in the electrical signal.

Недостаток прототипа, с точки зрения технического результата, в том, что способ позволяет только идентифицировать факт наличия апериодической или постоянной составляющих, но не определяет параметры апериодической составляющей, а именно начальное значение апериодической составляющей и значение постоянной времени затухания апериодической составляющей электрического сигнала.The disadvantage of the prototype, from the point of view of the technical result, is that the method only allows to identify the fact of the presence of an aperiodic or constant component, but does not determine the parameters of the aperiodic component, namely the initial value of the aperiodic component and the value of the decay time constant of the aperiodic component of the electric signal.

Недостатком аналога является также необходимость использования дополнительного электронного оборудования, что ухудшает показатели надежности способа в эксплуатации, так как известна зависимость уменьшения надежности при увеличении числа элементов. Всякое дополнительное оборудование требует решать вопросы его электроснабжения, организации сбора и передачи данных и др., а это увеличивает число единиц элементов. Кроме того, экономические показатели также играют не последнюю роль, новое оборудование требует затрат на его приобретение, на его установку и наладку, на обслуживание в эксплуатации.A disadvantage of the analogue is the need to use additional electronic equipment, which degrades the reliability of the method in operation, since the dependence of the decrease in reliability with increasing number of elements is known. Any additional equipment requires solving the issues of its power supply, organization of data collection and transmission, etc., and this increases the number of units of elements. In addition, economic indicators also play an important role, new equipment requires the cost of its purchase, its installation and commissioning, and maintenance in operation.

Из текста прототипа непонятно, об огибающих амплитуд какого апериодического процесса идет речь: аддитивного или мультипликативного. Однако в любом случае, в прототипе не приводятся выражения для определения параметров апериодической составляющей.It is not clear from the text of the prototype about the envelope amplitudes of which aperiodic process we are talking about: additive or multiplicative. However, in any case, the prototype does not provide expressions for determining the parameters of the aperiodic component.

Отличием от прототипа является и тип обработки информационного сигнала. В прототипе используется аналоговый сигнал, подверженный влиянию состояния атмосферы, например температуры, давления, влажности, влиянию электрических, магнитных и электромагнитных полей и др. В предлагаемом способе используется цифровой сигнал, который не подвержен никакому влиянию.The difference from the prototype is the type of processing the information signal. The prototype uses an analog signal that is subject to the influence of the state of the atmosphere, such as temperature, pressure, humidity, the influence of electric, magnetic and electromagnetic fields, etc. The proposed method uses a digital signal that is not subject to any influence.

Задачей изобретения является создание доступной, простой технологии идентификации и определения параметров мультипликативной апериодической и/или постоянной составляющих в электрическом сигнале на основе получения данных от обычных цифровых измерительных приборов, используемых для текущего измерения токов и/или напряжений, или аварийных регистраторов без использования дополнительного энергозатратного и дорогостоящего оборудования. Что позволяет в эксплуатации получить следующие результаты:The objective of the invention is to create an affordable, simple technology for identifying and determining the parameters of the multiplicative aperiodic and / or constant components in an electrical signal based on data from conventional digital measuring instruments used for current measurement of currents and / or voltages, or emergency recorders without the use of additional energy-consuming and expensive equipment. That allows in operation to obtain the following results:

- сократить временные затраты на идентификацию и определение параметров мультипликативной апериодической и/или постоянной составляющих электрического сигнала в эксплуатации,- reduce the time spent on the identification and determination of the parameters of the multiplicative aperiodic and / or constant components of the electrical signal in operation,

- использовать значения параметров мультипликативной апериодической и/или постоянной составляющих электрических сигналов для решения вопросов устойчивости и управления электроэнергетической системой,- use the values of the parameters of the multiplicative aperiodic and / or constant components of electrical signals to solve the issues of stability and control of the electric power system,

- контролировать степень искажения синусоидальности сигнала и величину несимметричной нагрузки.- control the degree of distortion of the sinusoidal signal and the value of the asymmetric load.

Достигаемый технический результат заявляемого изобретения, при измерении быстропротекающего переходного процесса или при несимметричной нагрузке в гармоническом электрическом сигнале, в следующем:Achievable technical result of the claimed invention, when measuring a fast-flowing transient process or with an asymmetric load in a harmonic electric signal, in the following:

- возможность постоянного мониторинга процесса изменения электрических сигналов во времени,- the ability to continuously monitor the process of changing electrical signals over time,

- увеличение быстродействия, так как результаты расчетов не нужно преобразовывать в цифровой вид и вводить в систему управления объектом, и повышение точности идентификации типа искажения и определения параметров искажения,- increase in speed, since the calculation results do not need to be converted to digital form and entered into the object control system, and improving the accuracy of identifying the type of distortion and determining the distortion parameters,

- определение величины и знака постоянной составляющей,- determination of the magnitude and sign of the constant component,

- определения вида и параметров мультипликативной апериодической составляющей электрических сигналов.- determining the type and parameters of the multiplicative aperiodic component of electrical signals.

В первом пункте формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа идентификации типа искажения гармонических сигналов любой природы (акустических, сейсмических и др.) по результатам цифровых измерений и определения параметров искажения при убывающем мультипликативном воздействии, заключающаяся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей сигнала X_П путем постоянного N раз в течение периода T и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значения отношения R_i по следующему математическому выражениюThe first paragraph of the claims discloses the technical essence of a method for identifying the type of distortion of harmonic signals of any nature (acoustic, seismic, etc.) from the results of digital measurements and determining the distortion parameters with decreasing multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , constant the decay time of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component of the signal X _P by constant N times during the period T and at each current time moment t _i , i = 1, 2, ..., N, fixing the signal value x (t _i ) and calculating the absolute value of the ratio R _i according to the following mathematical expression

R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,

где x(t_i) - текущее значение гармонического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала;where x (t _i ) is the current value of the harmonic signal at time t _i , the signal units;

x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала;x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal;

x(t_x) - значение гармонического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;x (t _x ) is the value of the harmonic signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units;

на наличие убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает неизменное значение этого отношения в течение некоторого времени, например четверти периода, то есть выполнение условияthe presence of a decreasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant value of this ratio for some time, for example, a quarter of a period, i.e., the condition

|R_i-R_i-1|≤b,| R _i -R _i-1 | ≤b,

R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;

b - малая величина порядка 0,01, определяющая заданную точность обнаружения убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала;b is a small value of the order of 0.01, which determines the specified accuracy of detection of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal;

а параметры убывающей мультипликативной апериодической составляющей, то есть A_↓ - начальное значение мультипликативной апериодической составляющей сигнала и τ_↓ - постоянная времени затухания мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала Х_П, вычисляются по следующим математическим выражениям:and the parameters of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, that is, A _↓ is the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal and τ _↓ is the decay time constant of the multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _P , are calculated by the following mathematical expressions:

А_↓=(x(t_x-N/4)-Х_П)·exp(τ_↓t_x-N/4),A _↓ = (x (t _{xN / 4} ) -X _P ) exp (τ _↓ t _{xN / 4} ),

τ_↓=2fln(|x(t_x-N/4)-Х_П)/(x(t_x-3N/4)-Х_П)|),τ _↓ = 2fln (| x (t _{xN / 4} ) -X _P ) / (x (t _{x-3N / 4} ) -X _P ) |),

X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,

А_↓ - начальное значение убывающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;And _↓ is the initial value of the decreasing multiplicative aperiodic component, the signal unit, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

τ_↓ - постоянная времени затухания убывающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,τ _↓ is the decay time constant of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the unit of measurement of the signal;

x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала;x (t _{xN / 4} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was a quarter of the period N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;

x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала;x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was three-quarters of the period 3N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;

Х_П - постоянная составляющая гармонического сигнала;X _P - the constant component of the harmonic signal;

f - частота гармонического сигнала, Гц;f is the frequency of the harmonic signal, Hz;

N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;

запись |P| обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины Р.record | P | denotes the absolute, that is, without taking into account the sign, value of a certain value P.

Во втором пункте формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа идентификации типа искажения гармонических сигналов любой природы (акустических, сейсмических и др.) по результатам цифровых измерений и определения параметров искажения при возрастающем мультипликативном воздействии, заключающаяся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей сигнала Х_П путем постоянного N раз в течение периода T и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значение отношения R_i по следующему математическому выражениюThe second paragraph of the claims discloses the technical essence of the method for identifying the type of distortion of harmonic signals of any nature (acoustic, seismic, etc.) from the results of digital measurements and determining the distortion parameters with increasing multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , constant the decay time of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component of the signal X _{P p} constant N times during the period T and at each current time moment t _i , i = 1, 2, ..., N, fixing the signal value x (t _i ) and calculating the absolute value of the ratio R _i according to the following mathematical expression

R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,

где x(t_i) - текущее значение гармонического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала;where x (t _i ) is the current value of the harmonic signal at time t _i , the signal units;

x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала;x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal;

x(t_x) - значение гармонического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;x (t _x ) is the value of the harmonic signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units;

на наличие возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает постоянное в течение некоторого времени, например четверти периода, выполнение неравенстваthe presence of an increasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant for some time, for example, a quarter of a period, the inequality

R_i>R_i-1+b,R _i > R _i-1 + b,

где R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;where R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;

b - малая величина порядка 0,01, определяющая заданную точность обнаружения возрастающей мультипликативной апериодической составляющей,b is a small value of the order of 0.01, which determines the specified accuracy of detecting an increasing multiplicative aperiodic component,

а параметры возрастающей мультипликативной апериодической составляющий: A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала Х_П, вычисляются по следующим математическим выражениям:and the parameters of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal: A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _P , are calculated by the following mathematical expressions:

А_↑=|(x(t_x-3N/4)-Х_П)|/(1-exp(-τ_↑t_x-3N/4)),A _↑ = | (x (t _{x-3N / 4} ) -X _П ) | / (1-exp (-τ _↑ t _{x-3N / 4} )),

τ_↑=2fln(|x(t_x-N/4-1)-x(t_x-N/4+1))/(x(t_x-3N/4-1)-x(t_x-3N/4+1))|),τ _↑ = 2fln (| x (t _{xN / 4-1} ) -x (t _{xN / 4 + 1} )) / (x (t _{x-3N / 4-1} ) -x (t _{x-3N / 4 + 1} )) |),

X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,

A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала;A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component, the signal unit;

τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,

x(t_x) - значение гармонического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;x (t _x ) is the value of the harmonic signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units;

x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала;x (t _{xN / 4} ) - the value of the same harmonic signal, which was a quarter of the period N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;

x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала;x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic signal, which was three quarters of the period 3N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;

X_П - постоянная составляющая гармонического сигнала;X _P - the constant component of the harmonic signal;

f - частота гармонического сигнала, Гц;f is the frequency of the harmonic signal, Hz;

N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;

запись |P| обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины P.record | P | denotes the absolute, that is, without taking into account the sign, value of a certain value P.

В третьем пункте формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа типа искажения электрических гармонических сигналов и определения параметров искажения при убывающем мультипликативном воздействии, заключающаяся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей X_П в электрических сигналах, в токах и напряжениях для каждой из фаз и в нулевом проводе путем постоянного N раз в течение периода Т и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения электрического сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значение отношения R_i по следующему математическому выражениюThe third claim discloses the technical essence of a method such as distortion of electric harmonic signals and determination of distortion parameters with decreasing multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , the decay time constant of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component X _P into electric signals, voltages and currents in each of the phases and the neutral conductor by DC nnogo N times during a period T and at each current instant of time t _{i, i} = 1, 2, ..., N fixation electrical signal values x (t _i) and calculating the absolute value of the ratio R _i according to the following mathematical expression

R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,

где x(t_i) - текущее значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;where x (t _i ) is the current value of the harmonic electric signal at time t _i , the units of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _x ) is the value of the harmonic electrical signal at time t _x , when this signal crosses the abscissa axis, the signal units of measurement, for volts - volts, V, for current - amperes, A;

на наличие убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает неизменное значение этого отношения в течение некоторого времени, например четверти периода, то есть выполнение условияthe presence of a decreasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant value of this ratio for some time, for example, a quarter of a period, i.e., the condition

|R_i-R_i-1|≤b,| R _i -R _i-1 | ≤b,

где R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;where R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;

b - малая величина порядка 0,01, определяющая заданную точность обнаружения убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала;b is a small value of the order of 0.01, which determines the specified accuracy of detection of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal;

а параметры убывающей мультипликативной апериодической составляющей, то есть A_↓ - начальное значение мультипликативной апериодической составляющей сигнала и τ_↓ - постоянная времени затухания мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала X_П, вычисляются по следующим математическим выражениям:and the parameters of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, that is, A _↓ is the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal and τ _↓ is the decay time constant of the multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _P , are calculated by the following mathematical expressions:

А_↓=(x(t_x-N/4)-Х_П)·exp(τ_↓t_x-N/4),A _↓ = (x (t _{xN / 4} ) -X _P ) exp (τ _↓ t _{xN / 4} ),

τ_↓=2fln(|x(t_x-N/4)-Х_П)/(x(t_x-3N/4)-Х_П)|),τ _↓ = 2fln (| x (t _{xN / 4} ) -X _P ) / (x (t _{x-3N / 4} ) -X _P ) |),

X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,

А_↓ - начальное значение убывающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, A;And _↓ is the initial value of the decreasing multiplicative aperiodic component, the signal unit, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

τ_↓ - постоянная времени затухания убывающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,τ _↓ is the decay time constant of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _x ) is the value of the harmonic electrical signal at time t _x , when this signal crosses the abscissa axis, the signal units of measurement, for volts - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_x-N/2) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _{xN / 2} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was half a period N / 2 back, the unit of measurement of the signal, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _{xN / 4} ) is the value of the same harmonic electric signal, which was a quarter of the N / 4 period ago, the units of the signal, for voltage - volts, V, for current - amps, A;

x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was three quarters of the 3N / 4 period ago, the signal units of measurement, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

X_П - постоянная составляющая гармонического сигнала;X _P - the constant component of the harmonic signal;

f - частота гармонического сигнала, Гц;f is the frequency of the harmonic signal, Hz;

N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;

запись |P| обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины P.record | P | denotes the absolute, that is, without taking into account the sign, value of a certain value P.

В четвертом пункте формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа идентификации типа искажения электрических гармонических сигналов и определения параметров искажения при возрастающем мультипликативном воздействии, заключающаяся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей X_П в электрических сигналах, в токах и напряжениях для каждой из фаз и в нулевом проводе путем постоянного N раз в течение периода Т и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения электрического сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значение отношения R, по следующему математическому выражениюThe fourth claim discloses the technical essence of a method for identifying the type of distortion of electric harmonic signals and determining distortion parameters with increasing multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , the decay time constant of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component X _P in electrical signals, in currents and voltages for each of the phases and in zero wire by constant N times during the period T and at each current point in time t _i , i = 1, 2, ..., N, fixing the value of the electrical signal x (t _i ) and calculating the absolute value of the ratio R, according to the following mathematical expression

R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,

где x(t_i) - текущее значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;where x (t _i ) is the current value of the harmonic electric signal at time t _i , the units of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _x ) is the value of the harmonic electrical signal at time t _x , when this signal crosses the abscissa axis, the signal units of measurement, for volts - volts, V, for current - amperes, A;

запись |Р| обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины P,record | P | denotes the absolute, that is, without taking into account the sign, value of some quantity P,

на наличие возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает постоянное в течение некоторого времени, например четверти периода, выполнение неравенстваthe presence of an increasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant for some time, for example, a quarter of a period, the inequality

R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,

где x(t_i) - текущее значение электрического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала, В или А,where x (t _i ) is the current value of the electrical signal at time t _i , the signal unit, V or A,

x(t_i-N/2) - значение этого же электрического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала, В или А,x (t _{iN / 2} ) - the value of the same electrical signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal, B or A,

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, В или А,x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units, V or A,

запись |P| обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины P,record | P | denotes the absolute, that is, without taking into account the sign, value of some quantity P,

на наличие возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает постоянное в течение некоторого времени, например четверти периода, выполнение неравенстваthe presence of an increasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant for some time, for example, a quarter of a period, the inequality

R_i>R_i-1+b,R _i > R _i-1 + b,

где R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;where R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;

b - малая величина порядка 0,01, определяющая заданную точность обнаружения возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала,b is a small value of the order of 0.01, which determines the specified accuracy of the detection of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal,

а параметры возрастающей мультипликативной апериодической составляющий: А_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала X_П, вычисляются по следующим математическим выражениям:and the parameters of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal: A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _P , are calculated by the following mathematical expressions:

А_↑=|(x(t_x-3N/4)-Х_П)|/(1-exp(-τ_↑t_x-3N/4)),A _↑ = | (x (t _{x-3N / 4} ) -X _П ) | / (1-exp (-τ _↑ t _{x-3N / 4} )),

τ_↑=2fln(|x(t_x-N/4-1)-x(t_x-N/4+1))/(x(t_x-3N/4-1)-x(t_x-3N/4+1))|),τ _↑ = 2fln (| x (t _{xN / 4-1} ) -x (t _{xN / 4 + 1} )) / (x (t _{x-3N / 4-1} ) -x (t _{x-3N / 4 + 1} )) |),

X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,

A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component, the signal unit, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the unit of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _{xN / 4} ) is the value of the same harmonic electrical signal, which was a quarter of the N / 4 period ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was three quarters of the 3N / 4 period ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;

X_П - постоянная составляющая гармонического сигнала;X _P - the constant component of the harmonic signal;

f - частота гармонического сигнала, Гц;f is the frequency of the harmonic signal, Hz;

N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;

запись |P| обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины P.record | P | denotes the absolute, that is, without taking into account the sign, value of a certain value P.

В общем случае электрический, как и любой другой гармонический сигнал x(t_i), измеренный в моменты времени t_i; содержит несколько компонент. Для электрического сигнала одна компонента является апериодической составляющей быстро протекающего переходного процесса в течение нескольких периодов, обусловленного нормальной или аварийной коммутацией в электрической цепи переменного тока. Другая компонента является постоянной составляющей, обусловленной или преобразованием переменного электрического сигнала, например его выпрямлением, или несимметричной пофазной нагрузкой, наконец. Наконец, третья компонента - это основной гармонический электрический сигнал в каждой фазе (ток и/или напряжение). Конечной задачей обработки электрического сигнала является нахождение алгоритмов преобразования информации, позволяющих решить следующие задачи:In the general case, an electric signal, like any other harmonic signal x (t _i ), measured at times t _i ; contains several components. For an electrical signal, one component is the aperiodic component of the fast-moving transient for several periods, due to normal or emergency switching in the AC electrical circuit. Another component is a constant component, due either to the conversion of an alternating electric signal, for example, by rectification, or an asymmetric phase load, finally. Finally, the third component is the main harmonic electrical signal in each phase (current and / or voltage). The ultimate task of processing an electrical signal is to find information conversion algorithms that can solve the following problems:

- однозначно идентифицировать наличие мультипликативной апериодической и/или постоянной составляющих в измеряемом электрическом сигнале,- uniquely identify the presence of a multiplicative aperiodic and / or constant components in the measured electrical signal,

- определить текущие значения параметров изменения мультипликативной апериодической составляющей, а именно начальное значение апериодической составляющий и постоянную времени затухания апериодической составляющий,- determine the current values of the parameters of the change in the multiplicative aperiodic component, namely the initial value of the aperiodic component and the decay time constant of the aperiodic component,

- определить текущее значение постоянной составляющей.- determine the current value of the constant component.

В общем случае, измеряемый текущий гармонический электрический сигнал x(t_i), то есть напряжение u(t) или ток i(t), в момент времени t_i аналитически может быть представлен одним из следующих шести математических выражений:In the general case, the measured current harmonic electric signal x (t _i ), i.e. voltage u (t) or current i (t), at time t _i can be analytically represented by one of the following six mathematical expressions:

- в стационарном режиме при симметричной пофазной нагрузке описывается известным равенством- in stationary mode with a symmetric phase-phase load is described by the well-known equality

x(t_i)=X_m·sin(ωt_i+φ);x (t _i ) = X _m · sin (ωt _i + φ);

- при наличии X_П - постоянной составляющей, гармонический электрический сигнал перемещается параллельно оси абсцисс вверх или вниз в зависимости от знака и величины X_П, и выражение для этого сигнала имеет вид- in the presence of X _P - constant component, the harmonic electric signal moves parallel to the abscissa axis up or down depending on the sign and value of X _P , and the expression for this signal has the form

x(t_i)=X_П+X_m·sin(ωt_i+φ);x (t _i ) = X _P + X _m · sin (ωt _i + φ);

- при наличии быстро протекающего переходного процесса, обусловленного коммутацией любого из электрических сигналов или критическими режимами (короткие замыкания, обрывы фаз) появляется либо аддитивная апериодическая составляющая, которая может быть или убывающей- in the presence of a rapidly proceeding transient process due to switching of any of the electrical signals or critical modes (short circuits, phase breaks), either an additive aperiodic component appears, which can be either decreasing

x(t_i)=X_П+A_a↓exp(-τ_a↓t_i)+X_m·sin(ωt_i+φ);x (t _i ) = X _P + A _{a ↓} exp (-τ _{a ↓} t _i ) + X _m sin (ωt _i + φ);

- или возрастающей- or increasing

x(t_i)=X_П+A_a↑(1-ехр(-τ_a↑t_i))+X_m·sin(ωt_i+φ),x (t _i ) = X _П + A _{a ↑} (1-exp (-τ _{a ↑} t _i )) + X _m · sin (ωt _i + φ),

либо мультипликативная апериодическая составляющая, которая также может быть или убывающейor a multiplicative aperiodic component, which can also be either decreasing

- или возрастающей- or increasing

где для всех шести формул, описывающих математический вид результатов измерения при цифровой обработке данных, приняты следующие обозначения:where for all six formulas describing the mathematical form of the measurement results in digital data processing, the following notation:

x(t_i) - результат измерения гармонического электрического сигнала (ток и/или напряжение, i(t), u(t) с частотой f) в момент времени t_i, единицы измерения сигнала, В или А,x (t _i ) is the result of measuring a harmonic electrical signal (current and / or voltage, i (t), u (t) with a frequency f) at time t _i , the signal unit, V or A,

X_m - амплитудное значение гармонического сигнала, единицы измерения сигнала, В или А,X _m - the amplitude value of the harmonic signal, the signal units, V or A,

ω=2πf, - круговая частота, рад/с,ω = 2πf, - circular frequency, rad / s,

f - частота гармонического сигнала, Гц,f is the frequency of the harmonic signal, Hz,

X_П - постоянная составляющая, единицы измерения сигнала, В или А,X _P - DC component, the units of the signal, V or A,

A_a↓ - начальное значение убывающей аддитивной апериодической составляющий, единицы сигнала, В или А,A _{a ↓} is the initial value of the decreasing additive aperiodic component, the signal unit, B or A,

τ_a↓ - постоянная времени затухания убывающей аддитивной апериодической составляющий, с^-1,τ _{a ↓} is the decay time constant of the decreasing additive aperiodic component, s ^-1 ,

A_a↑ - начальное значение возрастающей аддитивной апериодической составляющий, единицы сигнала, В или А,A _{a ↑} is the initial value of the increasing additive aperiodic component, the signal unit, B or A,

τ_a↑ - постоянная времени затухания возрастающей аддитивной апериодической составляющий, с^-1,τ _{a ↑} is the decay time constant of the increasing additive aperiodic component, s ^-1 ,

A_м↓ - начальное значение убывающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, В или А,A _{m ↓} is the initial value of the decreasing multiplicative aperiodic component, signal units, B or A,

τ_м↓ - постоянная времени затухания убывающей мультипликативной апериодической составляющий, с^-1,τ _{m ↓} is the decay time constant of the decreasing multiplicative aperiodic component, s ^-1 ,

A_м↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, В или А,A _{m ↑} is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component, signal units, B or A,

τ_м↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющий, с^-1,τ _{m ↑} is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component, s ^-1 ,

t_i=t₁, t₂, … t_N, - моменты времени, в которых осуществляются измерения сигнала, t_i+1=t_i+Δt, с,t _i = t ₁ , t ₂ , ... t _N , are the times at which the signal is measured, t _{i + 1} = t _i + Δt, s,

Δt=T/N - шаг дискретизации сигнала x(t_i) по времени, то есть в секундах, значение шага дискретизации в радианах равно 2π/N,Δt = T / N is the sampling step of the signal x (t _i ) in time, that is, in seconds, the value of the sampling step in radians is 2π / N,

t₁, t_1±N, t_1±2N, … - моменты начала периода, то есть момент времени, когда гармонический сигнал без присутствия в нем апериодической и/или постоянной составляющих равен нулю из-за пересечения оси абсцисс; в предыдущий момент времени t₁-Δt значение гармонического сигнала отрицательно,t ₁ , t _{1 ± N} , t _{1 ± 2N} , ... are the moments of the beginning of the period, that is, the point in time when the harmonic signal without the presence of an aperiodic and / or constant component is equal to zero due to the intersection of the abscissa axis; at the previous time t ₁ -Δt the value of the harmonic signal is negative,

φ - фаза гармонического сигнала, рад,φ is the phase of the harmonic signal, glad

Т - период гармонического сигнала, с,T is the period of the harmonic signal, s,

N - число измерений гармонического сигнала в течение периода.N is the number of measurements of the harmonic signal during the period.

Значение фазы гармонического сигнала φ для решения задачи идентификации и определения параметров апериодической и/или постоянной составляющих в электрическом сигнале не играет роли.The value of the phase of the harmonic signal φ for solving the problem of identification and determination of the parameters of the aperiodic and / or constant components in the electric signal does not play a role.

Значение частоты гармонического сигнала f остаются неизменной при любых коммутациях, коротких замыканиях и переходных процессах.The value of the frequency of the harmonic signal f remains unchanged for any switching, short circuit and transient processes.

Графики аддитивного и мультипликативного апериодического процессов отличаются тем, что в аддитивном процессе синусоида основного сигнала с постоянной амплитудой «нанизана» на апериодическую кривую и вместе с ней падает или возрастает в зависимости от характера апериодической составляющей. На графике мультипликативного апериодического процесса видно, что ось синусоиды основного сигнала либо совпадает с осью абсцисс, когда нет постоянной составляющей, либо перемещается параллельно оси абсцисс вверх или вниз в зависимости от знака и величины постоянной составляющей, а все апериодические изменения связаны только с амплитудой основного гармонического сигнала.The graphs of the additive and multiplicative aperiodic processes are distinguished by the fact that in the additive process the sinusoid of the main signal with a constant amplitude is “strung” on the aperiodic curve and decreases or increases with it depending on the nature of the aperiodic component. The graph of the multiplicative aperiodic process shows that the axis of the sinusoid of the main signal either coincides with the abscissa axis when there is no constant component, or moves parallel to the abscissa axis up or down depending on the sign and value of the constant component, and all aperiodic changes are associated only with the amplitude of the main harmonic signal.

Несколько уточнений, касающихся цифровой обработки данных:A few clarifications regarding digital data processing:

1. Значение N определяется требуемой точностью и колеблется от 96 для регистраторов до 512 и более для точных измерительных приборов, то есть является внутренней характеристикой цифровых измерительных приборов, используемых для текущего измерения токов и/или напряжений, или применяемых регистраторов аварийных процессов энергосистем. При цифровой обработке значение N всегда кратно двум, обычно это цифра 2 в некоторой степени или сумма таких чисел, таким образом, используемые далее значения N/2, N/4 и 3N/4, определяющие половину π, четверть π/2 и три четверти 3π/2 периода, всегда определены и являются целыми числами.1. The value of N is determined by the required accuracy and ranges from 96 for recorders to 512 or more for precision measuring instruments, that is, it is an internal characteristic of digital measuring instruments used for current measurement of currents and / or voltages, or used recorders of emergency processes of power systems. In digital processing, the value of N is always a multiple of two, usually the number 2 to some extent or the sum of such numbers, so the values N / 2, N / 4 and 3N / 4 used below, which determine half π, quarter π / 2 and three quarters 3π / 2 periods are always defined and are integers.

2. На точность вычисления параметров и типа апериодической и/или постоянной составляющих электрического сигнала оказывает еще одна компонента - это стохастическая компонента, обусловленная случайным характером моментов включения и отключения нагрузки. Использование цифровой обработки данных позволяет за четверть периода, то есть за 0,005 секунды, это в худшем случае, когда используются только регистраторы аварийных процессов, вычислить искомые параметры, по меньшей мере, s=24 раза. Усреднение вычисленного значения некоторого параметра Sj, j=1, …, n, по выражению2. Another component has an accuracy in calculating the parameters and type of the aperiodic and / or constant components of the electrical signal - this is a stochastic component due to the random nature of the moments of switching on and off the load. Using digital data processing allows for a quarter of a period, that is, for 0.005 seconds, this is in the worst case, when only emergency process recorders are used, to calculate the desired parameters at least s = 24 times. Averaging the calculated value of some parameter Sj, j = 1, ..., n, by the expression

где суммирование ведется по j=1, …, n,where the summation is over j = 1, ..., n,

S - среднее значение некоторого параметра, например, постоянной времени затухания,S is the average value of some parameter, for example, the decay time constant,

n - количество вычислений этого параметра, по которым производится усреднение,n is the number of calculations of this parameter over which averaging is performed,

позволяет увеличить точность результатов вычисления всех параметров, уменьшая дисперсию (разброс) значений каждого параметра в n раз.allows to increase the accuracy of the calculation results of all parameters, reducing the variance (scatter) of the values of each parameter n times.

Изобретение поясняется графическими материалами, гдеThe invention is illustrated by graphic materials, where

на фиг.1 - График убывающей мультипликативной апериодической и постоянной составляющих гармонического сигнала;figure 1 - Graph of the diminishing multiplicative aperiodic and constant components of the harmonic signal;

на фиг.2 - График возрастающей мультипликативной апериодической и постоянной составляющих гармонического сигнала.figure 2 is a graph of the increasing multiplicative aperiodic and constant components of the harmonic signal.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Алгоритм определения постоянной составляющей гармонического сигнала использует факт равенства нулю значения гармонического сигнала в точках 0±kπ, где k=1, 2, …, то есть при пересечении гармоническим сигналом оси абсцисс. Если текущее значение электрического сигнала в этих точках отлично от нуля, то значит, присутствует постоянная составляющая, значения которой могут быть как положительными, так и отрицательными.The algorithm for determining the constant component of the harmonic signal uses the fact that the harmonic signal values are equal to zero at points 0 ± kπ, where k = 1, 2, ..., that is, when the harmonic signal crosses the abscissa axis. If the current value of the electric signal at these points is non-zero, then there is a constant component, the values of which can be both positive and negative.

Таким образом, зная постоянную составляющую гармонического сигнала, запишем выражение (1) в видеThus, knowing the constant component of the harmonic signal, we write expression (1) in the form

здесь и далее для упрощения убран в обозначении пока неизвестных A_м↓ и τ_м↓ индекс «м» означающий «мультипликативный», так как речь идет только о мультипликативных апериодических составляющих переходного процесса. Остальные переменные, входящие в выражение (4), определены выше.hereinafter, for simplicity, the index “m” meaning “multiplicative” is removed in the designation of so far unknown A _{m ↓} and τ _{m ↓} , since we are talking only about the multiplicative aperiodic components of the transition process. The remaining variables included in expression (4) are defined above.

Учитывая, что функция sin(ωt_i) равна единице в точках, когда аргумент принимает значения π/2±kπ=N/4±kN/2, где k=1, 2, …, то в этих точках выражение (4) примет видGiven that the function sin (ωt _i ) is equal to unity at the points when the argument takes the values π / 2 ± kπ = N / 4 ± kN / 2, where k = 1, 2, ..., then at these points the expression (4) will take view

где x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, В или А,where x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units, V or A,

x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала, В или А.x (t _{xN / 4} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was a quarter of the period N / 4 ago, the signal units, V or A.

В уравнении (5) два неизвестных параметра A_↓ и τ_↓. Используя результат измерения в точке x(t_x-3N/4), получим второе уравнение, аналогичное (5), совместно решая которые относительно неизвестных А_↓ и τ_↓ найдем ихIn equation (5), two unknown parameters are A _↓ and τ _↓ . Using the measurement result at the point x (t _{x-3N / 4} ), we obtain the second equation, similar to (5), together solving which with respect to the unknowns A _↓ and τ _↓ we find them

А_↓=(x(t_x-N/4)-Х_П)·exp(τ_↓t_x-N/4),A _↓ = (x (t _{xN / 4} ) -X _P ) exp (τ _↓ t _{xN / 4} ),

τ_↓=2fln(|x(t_x-N/4-1)-x(t_x-N/4+1))/(x(t_x-3N/4-1)-x(t_x-3N/4+1))|),τ _↓ = 2fln (| x (t _{xN / 4-1} ) -x (t _{xN / 4 + 1} )) / (x (t _{x-3N / 4-1} ) -x (t _{x-3N / 4 + 1} )) |),

X_П=x(t_x),X _P = x (t _x ),

где запись |P| обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины P,where is the entry | P | denotes the absolute, that is, without taking into account the sign, value of some quantity P,

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, В или А,x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units, V or A,

x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала, В или А,x (t _{xN / 4} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was a quarter of the period N / 4 ago, the signal units, B or A,

x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала, В или А.x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was three quarters of the 3N / 4 period ago, the signal units, V or A.

Выполняя аналогичные действия над выражением для возрастающей мультипликативной апериодической составляющей (2), найдем ее параметры: A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющей, τ_↑ - значение постоянной времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющей, имеемPerforming similar actions on the expression for the increasing multiplicative aperiodic component (2), we find its parameters: A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component, τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component, we have

А_↑=|(x(t_x-3N/4)-Х_П)|/(1-exp(-τ_↓t_x-3N/4)),A _↑ = | (x (t _{x-3N / 4} ) -X _П ) | / (1-exp (-τ _↓ t _{x-3N / 4} )),

τ_↑=2fln(|x(t_N/4-1)-x(t_N/4+1))/(x(t_3N/4-1)-x(t_3N/4+1))|),τ _↑ = 2fln (| x (t _{N / 4-1} ) -x (t _{N / 4 + 1} )) / (x (t _{3N / 4-1} ) -x (t _{3N / 4 + 1} )) |) ,

X_П=x(t_x),X _P = x (t _x ),

где запись Р обозначает абсолютное, то есть без учета знака, значение некоторой величины Р,where the entry P denotes the absolute, that is, without regard to the sign, the value of a certain value of P,

x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, В или А,x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units, V or A,

x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала, В или А,x (t _{xN / 4} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was a quarter of the period N / 4 ago, the signal units, B or A,

x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала, В или А.x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was three quarters of the 3N / 4 period ago, the signal units, V or A.

Относительная погрешность определения параметров возрастающей мультипликативной апериодической и постоянной составляющих по формуле изобретения рассчитывалась при разных комбинациях значений параметров. Во всех случаях ее величина не превышает 0,01%. Используя осреднение результатов вычислений согласно выражению (3), позволяет еще более увеличить точность определения параметров.The relative error in determining the parameters of the increasing multiplicative aperiodic and constant components according to the claims was calculated for different combinations of parameter values. In all cases, its value does not exceed 0.01%. Using averaging of the calculation results according to expression (3), it allows one to further increase the accuracy of determining the parameters.

Новые существенные признаки доказывают новизну заявляемого способа.New significant features prove the novelty of the proposed method.

Из уровня техники не выявлены признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого способа, что доказывает его соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».The prior art has not revealed signs that match the distinctive features of the proposed method, which proves its compliance with the condition of patentability "inventive step".

В качестве примера в таблице приведен фрагмент переходного процесса, содержащий 0,015 секунд или три четверти периода Т=0,02 от его начала. Этого времени достаточно для определения всех параметров как для убывающей мультипликативной апериодической составляющей, так и для возрастающей мультипликативной апериодической составляющей.As an example, the table shows a fragment of the transition process containing 0.015 seconds or three quarters of the period T = 0.02 from its beginning. This time is sufficient to determine all the parameters for both the decreasing multiplicative aperiodic component and the increasing multiplicative aperiodic component.

Всего 98 первых измерений из N=128 за период. Для N=128 получим:A total of 98 first measurements from N = 128 per period. For N = 128 we get:

шаг дискретизации Δt=T/N=0,02/128=0,00015625,sampling step Δt = T / N = 0.02 / 128 = 0.00015625,

значения, определяющие половину π, четверть π/2 и три четверти 3·π/2 периода, соответственно равны N/2+1=65, N/4+1=33 и 3·N/4+1=97.the values determining half π, quarter π / 2 and three quarters of 3 · π / 2 periods, respectively, are N / 2 + 1 = 65, N / 4 + 1 = 33 and 3 · N / 4 + 1 = 97.

Данные в таблице приведены для убывающей согласно выражению (1) и для возрастающей согласно выражению (2) мультипликативных апериодических составляющих при наличии постоянной составляющей. Данные получены при следующих значениях параметров (в условных единицах измерения сигнала):The data in the table are shown for decreasing according to expression (1) and increasing according to expression (2) multiplicative aperiodic components in the presence of a constant component. Data was obtained with the following parameter values (in arbitrary units of signal measurement):

постоянная составляющая X_П=3,constant component X _P = 3,

начальное значение мультипликативной апериодической составляющей А=3,the initial value of the multiplicative aperiodic component A = 3,

значение постоянной времени затухания мультипликативной апериодической составляющей τ=50 с^-1.the value of the decay time constant of the multiplicative aperiodic component is τ = 50 s ^-1 .

Подставляя данные из таблицы в выражения для определения параметров убывающей мультипликативной апериодической составляющей, получимSubstituting the data from the table into the expressions for determining the parameters of the decreasing multiplicative aperiodic component, we obtain

Аналогично можно подсчитать значение параметров для возрастающей мультипликативной апериодической составляющей, то есть для последней колонки таблицы. Выполнив расчеты, получим следующие результаты:Similarly, you can calculate the value of the parameters for the increasing multiplicative aperiodic component, that is, for the last column of the table. Having performed the calculations, we obtain the following results:

τ_↑=50, A_↑=3, X_П=3.τ _↑ = 50, A _↑ = 3, X _P = 3.

Выражения в предлагаемом способе вычисления значений параметров мультипликативной апериодической и постоянной составляющих гармонического сигнала дают абсолютно точный результат. Причина этого - отсутствие стохастической компоненты, обусловленной случайным характером моментов включения и отключения нагрузки. Однако, учитывая факт огромного количества потребителей электрической энергии, можно считать, что стохастическая компонента имеет характер «белого шума», то есть ее математическое ожидание равно нулю. И, при большом числе вычисления значений параметров, результаты вычислений будут стремиться к точному значению. Использование выражения (3) позволяет увеличить точность результатов вычисления всех параметров, уменьшая дисперсию (разброс) значений каждого параметра в n раз.The expressions in the proposed method for calculating the values of the parameters of the multiplicative aperiodic and constant components of the harmonic signal give an absolutely accurate result. The reason for this is the absence of a stochastic component due to the random nature of the moments of switching on and off the load. However, taking into account the fact of a huge number of consumers of electric energy, we can assume that the stochastic component has the character of "white noise", that is, its mathematical expectation is zero. And, with a large number of calculation of parameter values, the calculation results will tend to the exact value. Using expression (3) allows to increase the accuracy of the calculation results of all parameters, reducing the variance (scatter) of the values of each parameter n times.

Для данных, приведенных в таблице, построены графики. График на фиг.1 построен для убывающей мультипликативной апериодической и постоянной составляющих гармонического сигнала. График на фиг.2, соответственно, - для возрастающей. Кривая, проведенная сплошной линией, показывает апериодическую составляющую, кривая, проведенная пунктирной линией, показывает гармонический сигнал. Из графиков видно, что значение постоянной составляющей, то есть воображаемой линии, вокруг которой колеблется гармонический сигнал, равно трем, а сумма начального значения мультипликативной апериодической составляющей и постоянной составляющей равна шести в начале убывающего процесса, и стремится к шести в конце возрастающего процесса.Charts are plotted for the data shown in the table. The graph in figure 1 is built for the decreasing multiplicative aperiodic and constant components of the harmonic signal. The graph in figure 2, respectively, for increasing. The curve drawn by the solid line shows the aperiodic component, the curve drawn by the dashed line shows the harmonic signal. The graphs show that the value of the constant component, that is, the imaginary line around which the harmonic signal oscillates, is three, and the sum of the initial value of the multiplicative aperiodic component and the constant component is six at the beginning of the decreasing process, and tends to six at the end of the increasing process.

Claims (4)

1. Способ идентификации типа искажения гармонических сигналов и определения параметров искажения при мультипликативном воздействии, заключающийся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей сигнала X_П путем постоянного N раз в течение периода T и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значения отношения R_i по следующему математическому выражению:
R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,
где x(t_i) - текущее значение гармонического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала;
x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала;
x(t_x) - значение гармонического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;
на наличие убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает неизменное значение этого отношения в течение некоторого времени, например четверти периода, то есть выполнение условия
|R_i-R_i-1|≤b,
R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;
b - малая величина, определяющая заданную точность обнаружения убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала;
а параметры убывающей мультипликативной апериодической составляющей, то есть A_↓ - начальное значение мультипликативной апериодической составляющей сигнала и τ_↓ - постоянная времени затухания мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала X_П вычисляются по следующим математическим выражениям:
А_↓=(x(t_x-N/4)-Х_П)·exp(τ_↓t_x-N/4),
τ_↓=2fln(|x(t_x-N/4)-Х_П)/(x(t_x-3N/4)-Х_П)|),
X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,
A_↓ - начальное значение убывающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
τ_↓ - постоянная времени затухания убывающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,
x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;
x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала;
x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала;
X_П - постоянная составляющая гармонического сигнала, единицы измерения сигнала;
f - частота гармонического сигнала, Гц;
N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;
запись |P| обозначает абсолютное значение некоторой величины P.1. A method for identifying the type of distortion of harmonic signals and determining the distortion parameters under a multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , the decay time constant of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component of the signal X _P by constant N times during the period t and at each current instant of time t _{i, i} = 1, 2, ..., N fix the signal values x (t _i) and absolute value calculating ratios R _i according to the following mathematical expression:
R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,
where x (t _i ) is the current value of the harmonic signal at time t _i , the signal units;
x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal;
x (t _x ) is the value of the harmonic signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units;
the presence of a decreasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant value of this ratio for some time, for example, a quarter of a period, i.e., the condition
| R _i -R _i-1 | ≤b,
R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;
b is a small value that determines the specified accuracy of detection of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal;
and the parameters of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, that is, A _↓ is the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal and τ _↓ is the decay time constant of the multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _P are calculated by the following mathematical expressions:
A _↓ = (x (t _{xN / 4} ) -X _P ) exp (τ _↓ t _{xN / 4} ),
τ _↓ = 2fln (| x (t _{xN / 4} ) -X _P ) / (x (t _{x-3N / 4} ) -X _P ) |),
X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,
A _↓ - initial value of the decreasing multiplicative aperiodic component, signal units, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
τ _↓ is the decay time constant of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,
x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the unit of measurement of the signal;
x (t _{xN / 4} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was a quarter of the period N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;
x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was three-quarters of the period 3N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;
X _P - the constant component of the harmonic signal, the unit of measurement of the signal;
f is the frequency of the harmonic signal, Hz;
N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;
record | P | denotes the absolute value of a certain value P. 2. Способ идентификации типа искажения гармонических сигналов и определения параметров искажения при мультипликативном воздействии, заключающийся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей сигнала X_П путем постоянного N раз в течение периода T и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значение отношения R_i по следующему математическому выражению:
R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,
где x(t_i) - текущее значение гармонического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала;
x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала;
x(t_x) - значение гармонического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;
на наличие возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает постоянное в течение некоторого времени, например четверти периода, выполнение неравенства
R_i>R_i-1+b,
где R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;
b - малая величина, определяющая заданную точность обнаружения возрастающей мультипликативной апериодической составляющей,
а параметры возрастающей мультипликативной апериодической составляющий: A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала X_П вычисляются по следующим математическим выражениям:
А_↑=|(x(t_x-3N/4)-Х_П)|/(1-exp(-τ_↑t_x-3N/4)),
τ_↑=2fln(|x(t_x-N/4-1)-x(t_x-N/4+1))/(x(t_x-3N/4-1)-x(t_x-3N/4+1))|),
X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,
A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала;
τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,
x(t_x) - значение гармонического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала;
x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала;
x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала;
X_П - постоянная составляющая гармонического сигнала;
f - частота гармонического сигнала, Гц;
N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;
запись |P| обозначает абсолютное значение некоторой величины P.2. A method for identifying the type of distortion of harmonic signals and determining the parameters of distortion under a multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , the decay time constant of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component of the signal X _P by constant N times during the period t and at each current instant of time t _{i, i} = 1, 2, ..., N fixing signal values x (t _i) and calculating the absolute value of the ratio R _i by the following mathematical expression:
R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,
where x (t _i ) is the current value of the harmonic signal at time t _i , the signal units;
x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal;
x (t _x ) is the value of the harmonic signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units;
the presence of an increasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant for some time, for example, a quarter of a period, the inequality
R _i > R _i-1 + b,
where R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;
b is a small value that determines the specified accuracy of detecting an increasing multiplicative aperiodic component,
and the parameters of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal: A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _П are calculated by the following mathematical expressions:
A _↑ = | (x (t _{x-3N / 4} ) -X _П ) | / (1-exp (-τ _↑ t _{x-3N / 4} )),
τ _↑ = 2fln (| x (t _{xN / 4-1} ) -x (t _{xN / 4 + 1} )) / (x (t _{x-3N / 4-1} ) -x (t _{x-3N / 4 + 1} )) |),
X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,
A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component, the signal unit;
τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,
x (t _x ) is the value of the harmonic signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the signal units;
x (t _{xN / 4} ) - the value of the same harmonic signal, which was a quarter of the period N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;
x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic signal, which was three quarters of the period 3N / 4 ago, the unit of measurement of the signal;
X _P - the constant component of the harmonic signal;
f is the frequency of the harmonic signal, Hz;
N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;
record | P | denotes the absolute value of a certain value P. 3. Способ идентификации типа искажения электрических гармонических сигналов и определения параметров искажения при мультипликативном воздействии, заключающийся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей X_П в электрических сигналах, в токах и напряжениях для каждой из фаз и в нулевом проводе путем постоянного N раз в течение периода T и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения электрического сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значение отношения R_i по следующему математическому выражению:
R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,
где x(t_i) - текущее значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
на наличие убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает неизменное значение этого отношения в течение некоторого времени, например четверти периода, то есть выполнение условия
|R_i-R_i-1|≤b,
где R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;
b - малая величина, определяющая заданную точность обнаружения убывающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала;
а параметры убывающей мультипликативной апериодической составляющей, то есть A_↓ - начальное значение мультипликативной апериодической составляющей сигнала и τ_↓ - постоянная времени затухания мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала X_П, вычисляются по следующим математическим выражениям:
А_↓=(x(t_x-N/4)-Х_П)·exp(τ_↓t_x-N/4),
τ_↓=2fln(|x(t_x-N/4)-Х_П)/(x(t_x-3N/4)-Х_П)|),
X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,
A_↓ - начальное значение убывающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
τ_↓ - постоянная времени затухания убывающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,
x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_x-N/2) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(tx-3N/4) -значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
X_П - постоянная составляющая гармонического сигнала;
f - частота гармонического сигнала, Гц;
N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;
запись |Р| обозначает абсолютное значение некоторой величины Р.3. A method for identifying the type of distortion of electric harmonic signals and determining distortion parameters under a multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , the decay time constant of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component X _P in electrical signals, in currents and voltages for each of the phases and in the neutral wire by constant N times during the period T and at each current time t _i , i = 1, 2, ..., N fixing the value of the electrical signal x (t _i ) and calculating the absolute value of the ratio R _i according to the following mathematical expression:
R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,
where x (t _i ) is the current value of the harmonic electric signal at time t _i , the units of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _x ) is the value of the harmonic electrical signal at time t _x , when this signal crosses the abscissa axis, the signal units of measurement, for volts - volts, V, for current - amperes, A;
the presence of a decreasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant value of this ratio for some time, for example, a quarter of a period, i.e., the condition
| R _i -R _i-1 | ≤b,
where R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;
b is a small value that determines the specified accuracy of detection of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal;
and the parameters of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, that is, A _↓ is the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal and τ _↓ is the decay time constant of the multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _P , are calculated by the following mathematical expressions:
A _↓ = (x (t _{xN / 4} ) -X _P ) exp (τ _↓ t _{xN / 4} ),
τ _↓ = 2fln (| x (t _{xN / 4} ) -X _P ) / (x (t _{x-3N / 4} ) -X _P ) |),
X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,
A _↓ - initial value of the decreasing multiplicative aperiodic component, signal units, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
τ _↓ is the decay time constant of the decreasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,
x (t _x ) is the value of the harmonic electrical signal at time t _x , when this signal crosses the abscissa axis, the signal units of measurement, for volts - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _{xN / 2} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was half a period N / 2 back, the unit of measurement of the signal, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _{xN / 4} ) is the value of the same harmonic electric signal, which was a quarter of the N / 4 period ago, the units of the signal, for voltage - volts, V, for current - amps, A;
x (tx-3N / 4) is the value of the same harmonic electrical signal, which was three quarters of the 3N / 4 period ago, the units of the signal, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
X _P - the constant component of the harmonic signal;
f is the frequency of the harmonic signal, Hz;
N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;
record | P | denotes the absolute value of a certain value of R. 4. Способ идентификации типа искажения электрических гармонических сигналов и определения параметров искажения при мультипликативном воздействии, заключающийся в определении начального значения мультипликативной апериодической составляющей сигнала A_↓, постоянной времени затухания апериодической составляющей сигнала τ_↓ и в определении величины постоянной составляющей X_П в электрических сигналах, в токах и напряжениях для каждой из фаз и в нулевом проводе путем постоянного N раз в течение периода T и в каждый текущий момент времени t_i, i=1, 2, …, N фиксирования значения электрического сигнала x(t_i) и вычисления абсолютного значение отношения R_i по следующему математическому выражению:
R_i=|(x(t_i)-x(t_x))/(x(t_i-N/2)-x(t_x))|,
где x(t_i) - текущее значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_i, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_i-N/2) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было полпериода N/2 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
на наличие возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала указывает постоянное в течение некоторого времени, например четверти периода, выполнение неравенства
R_i>R_i-1+b,
где R_i-1 - значение отношения, вычисленного при предыдущем измерении;
b - малая величина, определяющая заданную точность обнаружения возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала,
а параметры возрастающей мультипликативной апериодической составляющий: A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющей сигнала, а также значение постоянной составляющей сигнала X_П вычисляются по следующим математическим выражениям:
А_↑=|(x(t_x-3N/4)-Х_П)|/(1-exp(-τ_↑t_x-3N/4)),
τ_↑=2fln(|x(t_x-N/4-1)-x(t_x-N/4+1))/(x(t_x-3N/4-1)-x(t_x-3N/4+1))|),
X_П=x(t_x±kπ), где k=1, 2, …,
A_↑ - начальное значение возрастающей мультипликативной апериодической составляющий, единицы сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
τ_↑ - постоянная времени затухания возрастающей мультипликативной апериодической составляющий сигнала, с^-1,
x(t_x) - значение гармонического электрического сигнала в момент времени t_x, когда этот сигнал пересекает ось абсцисс, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_x-N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было четверть периода N/4 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
x(t_x-3N/4) - значение этого же гармонического электрического сигнала, которое было три четверти периода 3N/4 назад, единицы измерения сигнала, то есть для напряжения - вольты, В, для тока - амперы, А;
X_П - постоянная составляющая гармонического сигнала;
f - частота гармонического сигнала, Гц;
N - число измерений гармонического сигнала в течение периода;
запись |P| обозначает абсолютное значение некоторой величины P. 4. A method for identifying the type of distortion of electric harmonic signals and determining distortion parameters under a multiplicative effect, which consists in determining the initial value of the multiplicative aperiodic component of the signal A _↓ , the decay time constant of the aperiodic component of the signal τ _↓ and in determining the value of the constant component X _P in electrical signals, currents and voltages for each of the phases and in the neutral wire by constant N times during the period T and at each current time t _i , i = 1, 2, ..., N fixing the value of the electrical signal x (t _i ) and calculating the absolute value of the ratio R _i according to the following mathematical expression:
R _i = | (x (t _i ) -x (t _x )) / (x (t _{iN / 2} ) -x (t _x )) |,
where x (t _i ) is the current value of the harmonic electric signal at time t _i , the units of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _{iN / 2} ) - the value of the same harmonic electrical signal, which was half a period N / 2 ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _x ) is the value of the harmonic electrical signal at time t _x , when this signal crosses the abscissa axis, the signal units of measurement, for volts - volts, V, for current - amperes, A;
the presence of an increasing multiplicative aperiodic component of the signal is indicated by a constant for some time, for example, a quarter of a period, the inequality
R _i > R _i-1 + b,
where R _i-1 is the value of the ratio calculated in the previous measurement;
b is a small value that determines the specified accuracy of the detection of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal,
and the parameters of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal: A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, as well as the value of the constant component of the signal X _П are calculated by the following mathematical expressions:
A _↑ = | (x (t _{x-3N / 4} ) -X _П ) | / (1-exp (-τ _↑ t _{x-3N / 4} )),
τ _↑ = 2fln (| x (t _{xN / 4-1} ) -x (t _{xN / 4 + 1} )) / (x (t _{x-3N / 4-1} ) -x (t _{x-3N / 4 + 1} )) |),
X _P = x (t _x ± kπ), where k = 1, 2, ...,
A _↑ is the initial value of the increasing multiplicative aperiodic component, the signal unit, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
τ _↑ is the decay time constant of the increasing multiplicative aperiodic component of the signal, s ^-1 ,
x (t _x ) is the value of the harmonic electric signal at time t _x when this signal crosses the abscissa axis, the unit of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _{xN / 4} ) is the value of the same harmonic electrical signal, which was a quarter of the N / 4 period ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
x (t _{x-3N / 4} ) - the value of the same harmonic electric signal, which was three quarters of the 3N / 4 period ago, the unit of measurement of the signal, that is, for voltage - volts, V, for current - amperes, A;
X _P - the constant component of the harmonic signal;
f is the frequency of the harmonic signal, Hz;
N is the number of measurements of the harmonic signal during the period;
record | P | denotes the absolute value of a certain value P.

Images