6,258 matches
-
ce au rolul de a analiza anumite situații particulare ce pot să apară în detecția consumatorilor. Prin urmare, se poate spune că algoritmul mixt prezintă un mecanism mai bun de detecție a consumatorilor electrici. • Ca și în cazul celor doi algoritmi prezentați în capitolele anterioare, și algoritmul mixt a fost supus unei verificări experimentale ce a dovedit capacitatea acestuia de a fi utilizat în detecția consumatorilor. Capitolul 6. Algoritm de detecție a consumatorilor electrici pe baza analizei amplitudinilor și fazelor armonicelor
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
anumite situații particulare ce pot să apară în detecția consumatorilor. Prin urmare, se poate spune că algoritmul mixt prezintă un mecanism mai bun de detecție a consumatorilor electrici. • Ca și în cazul celor doi algoritmi prezentați în capitolele anterioare, și algoritmul mixt a fost supus unei verificări experimentale ce a dovedit capacitatea acestuia de a fi utilizat în detecția consumatorilor. Capitolul 6. Algoritm de detecție a consumatorilor electrici pe baza analizei amplitudinilor și fazelor armonicelor de curent 6.1 Problematica analizei
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
bun de detecție a consumatorilor electrici. • Ca și în cazul celor doi algoritmi prezentați în capitolele anterioare, și algoritmul mixt a fost supus unei verificări experimentale ce a dovedit capacitatea acestuia de a fi utilizat în detecția consumatorilor. Capitolul 6. Algoritm de detecție a consumatorilor electrici pe baza analizei amplitudinilor și fazelor armonicelor de curent 6.1 Problematica analizei spectrale folosind Transformata Fourier În funcție de structura electrică internă, curentul absorbit poate să difere de la un consumator la altul. Pentru caracterizarea acestuia se
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
semnal reprezentat printr-un număr neîntreg de perioade. Eliminarea completă a acestui efect poate fi realizată doar prin aplicarea unei eșantionări coerente, ce presupune cunoașterea unor informații legate de periodicitatea semnalului. Însă, periodicitatea semnalului reprezintă unul dintre parametrii determinați de algoritmul FFT. Prin urmare, trebuie implementat un algoritm iterativ pentru a se rezolva acest inconvenient, ceea ce presupune un volum ridicat de calcul. Prima aproximare a periodicității semnalului obținută după aplicarea FFT este utilizată pentru a se adapta numărul de eșantioane ale
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
perioade. Eliminarea completă a acestui efect poate fi realizată doar prin aplicarea unei eșantionări coerente, ce presupune cunoașterea unor informații legate de periodicitatea semnalului. Însă, periodicitatea semnalului reprezintă unul dintre parametrii determinați de algoritmul FFT. Prin urmare, trebuie implementat un algoritm iterativ pentru a se rezolva acest inconvenient, ceea ce presupune un volum ridicat de calcul. Prima aproximare a periodicității semnalului obținută după aplicarea FFT este utilizată pentru a se adapta numărul de eșantioane ale unei a doua FFT, și așa mai
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
adăugarea de zerouri la finalul acesteia, înainte ca FFT să fie aplicată. Totuși, adăugarea de zerouri nu crește rezoluția în ceea ce privește detecția de componente spectrale foarte apropiate. Utilizând același exemplu al fortăreței, se poate ilustra mecanismul zero padding la algoritmul DFT (FFT), prin alungirea imaginii fortăreței pe axa f (Figura 6.2b) și observarea acesteia printr-un gard cu scândurile aflate la aceeași distanțe dar mai numeroase, în comparație cu exemplul anterior (Figura 6.2a). De această dată pot fi observate mai
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
6.3b). În 1970 Rife și Vicent au prezentat o formulă bazată pe două bins-uri pentru estimarea frecvenței [88], urmând ca în 1979 Jain et al. să continue lucrarea acestora și să o numească FFT interpolată [50]. Din nefericire acest algoritm IpFFT prezintă un bias semnificativ în apropierea eșantionării coerente, datorită leakage-ului interpolării. Ca soluție, a fost propusă o combinație între IpFFT și utilizarea ferestrelor [74][42]. O metodă pentru selecția optimă a ferestrelor utilizate în IpDFT este prezentată în [15
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
semnificativ în apropierea eșantionării coerente, datorită leakage-ului interpolării. Ca soluție, a fost propusă o combinație între IpFFT și utilizarea ferestrelor [74][42]. O metodă pentru selecția optimă a ferestrelor utilizate în IpDFT este prezentată în [15]. Recent, au fost dezvoltați algoritmi bazați pe IpDFT, utilizați atât pentru partea reală cât și imaginară a spectrului FFT, cu o reducere semnificativă a bias-ului în apropierea eșantionării coerente [61]. În prezent, o combinație între FFT, zero padding și diferite tipuri de interpolări sunt utilizate
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
frecvență de eșantionare fe și având N = 46 puncte. Pentru a se obține DFT a acestuia, sunt necesare N înmulțiri între secvența de semnal și semnalele kernel ale Unul dintre pași are o semnificație importantă (bin-ul fundamental) și definește rezoluția algoritmului DFT. Este vorba despre pasul k = 1 corespunzător semnalelor ortogonale cu cea mai mică frecvență. Întrucât doar numere întregi sunt folosite pentru argumentul k, semnalele kernel sunt alcătuite dintr-un număr întreg de cicluri. Însă ce se întâmplă dacă înmulțirea
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
utiliza valori neîntregi pentru k? Dacă secvența de semnal x(n) nu este un semnal coerent (numărul de perioade nu este întreg) atunci de ce semnalele kernel trebuie să fie coerente? FFT shifted deja utilizează acest principiu. Chiar dacă rezoluția spectrală (rezoluția algoritmului DFT) și rezoluția bins-urilor au definiții diferite, ele, în mod normal, au aceeași valoare. Acest caz, probabil singurul cunoscut, este unul particular, în care numărul de puncte din secvența de semnal este identic cu numărul de bins-uri. Dacă rezoluția bins-urilor
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
singurul cunoscut, este unul particular, în care numărul de puncte din secvența de semnal este identic cu numărul de bins-uri. Dacă rezoluția bins-urilor reprezintă distanța în frecvență între două bins-uri adiacente, atunci ce este rezoluția DFT? Se referă la capacitatea algoritmului de a detecta componente spectrale apropiate și reprezintă cea mai mică distanță în frecvență între două componente spectrale apropiate ce pot fi detectate (nu are nici o legătură cu distanța dintre bins-uri). Ținând cont de modul de calcul al algoritmului DFT
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
capacitatea algoritmului de a detecta componente spectrale apropiate și reprezintă cea mai mică distanță în frecvență între două componente spectrale apropiate ce pot fi detectate (nu are nici o legătură cu distanța dintre bins-uri). Ținând cont de modul de calcul al algoritmului DFT, se poate observa că cea mai mică distanță în frecvență între două componente spectrale apropiate ce pot fi detectate este oferită de semnalele ortogonale cu cea mai mică frecvență (k = 1). Pentru k = 1, semnalele ortogonale au o perioada
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
întreg. Ținând cont de faptul că Dacă b este un număr real, atunci și m = k-b va fi un număr real. Prin urmare, bins-urile vor fi calculate pentru fiecare valoare reală m = k-b, menținându-se rezoluția DFT. 6.2 Descrierea algoritmului Algoritmul constă în achiziția de segmente de date (curent și tensiune), care apoi sunt analizate cu scopul de a se detecta variații ale fazelor și amplitudinilor armonicelor care să fie caracteristice unui anumit consumator. Diagrama bloc a algoritmului implementat este
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
Ținând cont de faptul că Dacă b este un număr real, atunci și m = k-b va fi un număr real. Prin urmare, bins-urile vor fi calculate pentru fiecare valoare reală m = k-b, menținându-se rezoluția DFT. 6.2 Descrierea algoritmului Algoritmul constă în achiziția de segmente de date (curent și tensiune), care apoi sunt analizate cu scopul de a se detecta variații ale fazelor și amplitudinilor armonicelor care să fie caracteristice unui anumit consumator. Diagrama bloc a algoritmului implementat este prezentată
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
2 Descrierea algoritmului Algoritmul constă în achiziția de segmente de date (curent și tensiune), care apoi sunt analizate cu scopul de a se detecta variații ale fazelor și amplitudinilor armonicelor care să fie caracteristice unui anumit consumator. Diagrama bloc a algoritmului implementat este prezentată în Cu alte cuvinte, este necesar ca faza segmentului de date analizat să ia o anumită valoare de fiecare dată. Astfel, din segmentul de date achiziționat se va extrage un sub-segment a cărui fază să fie cât
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
analizat să ia o anumită valoare de fiecare dată. Astfel, din segmentul de date achiziționat se va extrage un sub-segment a cărui fază să fie cât mai apropiată de o fază impusă. Odată ce un segment de date a fost achiziționat, algoritmul determină dacă s-a produs un eveniment ce poate fi determinat de tranziția unui consumator de la o stare de funcționare la alta. Aceasta constă în a se determina dacă variația de putere înregistrată este mai mare decât un anumit prag
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
poate fi determinat de tranziția unui consumator de la o stare de funcționare la alta. Aceasta constă în a se determina dacă variația de putere înregistrată este mai mare decât un anumit prag impus. Dacă nu este detectat un eveniment, atunci algoritmul trece la analiza următorului segment de date. În schimb, dacă este detectat un eveniment, atunci se determină faza și frecvența corespunzătoare segmentului de date achiziționat. Acești doi parametri sunt determinați cu ajutorul metodei de analiză spectrală descrisă în capitolul anterior. În
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
fazei impuse ca fiind subsegmentul ce pornește de la eșantionul cu indexul 667 (Figura 6.8b). Pornind de la această aproximare se trece în cea de-a doua etapă, al cărei scop este de a crește precizia determinării fazei impuse. Pentru aceasta, algoritmul determină fazele pentru sub-segmentul aproximat anterior ( Această determinare este realizată prin intermediul Transformatei Fourier descrisă în sub-capitolul anterior. Fazele obținute sunt comparate cu cea impusă și se alege cea mai apropiată fază. Dacă aceasta corespunde sub-segmentului aproximat anterior, atunci se consideră
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
caracteristicile acestui vor fi înregistrate în baza de date. În continuare se trece la un nou segment de date și procesul de detecție al consumatorilor electrici este reluat. 6.3 Baza de date a amprentelor electrice ale consumatorilor Folosindu-se algoritmul descris anterior au fost analizați o serie de consumatori, ale căror amprente electrice au fost utilizate pentru întocmirea unei baze de date. Au fost analizați un număr de 47 de consumatori ce se găsesc în mod uzual în cadrul unei locuințe
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
ale armonicelor impare A (până la rangul 19) în scară logaritmică, în a patra linie sunt prezentate valorile armonicelor în scară liniară iar în a cincea linie sunt prezentate valorile fazelor corespunzătoare armonicelor analizate. 6.4 Concluzii • A fost prezentat un algoritm de detecție a consumatorilor ce utilizează analiza amplitudinilor și fazelor armonicelor curentului. Curentul electric diferă de la un consumator la altul, astfel încât în urma analizei spectrale se vor obține valori diferite pentru consumatori diferiți. Algoritmul utilizează semnalul obținut ca diferență între segmentele
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
6.4 Concluzii • A fost prezentat un algoritm de detecție a consumatorilor ce utilizează analiza amplitudinilor și fazelor armonicelor curentului. Curentul electric diferă de la un consumator la altul, astfel încât în urma analizei spectrale se vor obține valori diferite pentru consumatori diferiți. Algoritmul utilizează semnalul obținut ca diferență între segmentele de date înregistrate înainte și după apariția unui eveniment pentru determinarea amplitudinilor și fazelor armonicelor ce vor fi utilizate la detecția și identificarea consumatorilor. • A fost prezentată o bază de date cu amprentele
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
care doar consumatorul analizat era pornit. • S-a arătat că semnalul unui consumator obținut atunci când mai mulți consumatori sunt porniți este similar cu cel înregistrat în baza de date. • Pentru determinarea amplitudinilor și fazelor armonicelor a fost implementat un nou algoritm al DFT ce utilizează valori neîntregi ale argumentului k. • S-a demonstrat faptul rezultatele obținute cu noua versiune a DFT sunt aceleași cu cele obținute atunci când zero padding este aplicată. • Cu unele mici modificări ale algoritmului FFT, ce permite kernel-ului
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
fost implementat un nou algoritm al DFT ce utilizează valori neîntregi ale argumentului k. • S-a demonstrat faptul rezultatele obținute cu noua versiune a DFT sunt aceleași cu cele obținute atunci când zero padding este aplicată. • Cu unele mici modificări ale algoritmului FFT, ce permite kernel-ului să ia valori neîntregi ale argumentului k, este posibil să se calculeze secvențe de M puncte, cărora li s-au adăugat zerouri, în O(Mlog2N) operații, în loc de O(Mlog2M), cu o reducere de log2M/log2N ori
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
la evenimentele de calitate a energiei. Pe parcursul ultimilor ani, diverse metode pentru decția și clasificarea evenimentelor legate de calitatea energiei electrice au fost prezentate . Transformata wavelet este una dintre cele mai des utilizate tehnici de procesare a semnalelor pentru implementarea algoritmilor de identificare a problemelor legate de calitatea energiei electrice . Aceasta poate identifica cu ușurință evenimente de frecvențe ridicate (semnale tranzitorii), însă în cazul perturbațiilor lente, se comportă slab în special atunci când variațiile tensiunii nu sunt bruște ci în mod gradual
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]
-
comportă slab în special atunci când variațiile tensiunii nu sunt bruște ci în mod gradual. Alte soluții includ utilizarea combinată de wavelet-uri și mașini cu vectori suport fuzz wavelet-uri și rețele neuronale , recunoașterea modelelor (pattern-urilor) reprezentări timp-frecvență și filtre digitale . Algoritmii de monitorizare a calității energiei electrice pot fi implementați cu ajutorul dispozitivelor ce utilizează procesoare digitale de semnal (DSP-uri) sau calculatoare personale . Implementarea cu ajutorul DSP-urilor este laborioasă și necesită mult timp datorită procesului de verificare al blocurilor algoritmului să
Amprenta consumatorilor electrici by Andrei Sebastian Ardeleanu, Codrin Donciu () [Corola-publishinghouse/Science/83090_a_84415]