Zastosowanie okien o płaskiej charakterystyce widmowej do bezpośredniego obliczania fazora w sieciach elektroenergetycznych

• Autorzy: Duda K. , Barczentewicz S. , Bień A.

Warianty tytułu

EN

Application of flat-top windows for direct phasor estimation in electric power systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki zastosowania okna czasowego o płaskiej charakterystyce amplitudowej do obliczania fazora w sieciach elektroenergetycznych. Otrzymane wyniki porównano do wyników uzyskanych dla okna prostokątnego i okna Hanna. Do określenia właściwości porównywanych metod obliczeniowych wykorzystano niektóre z testów zgodności standardu IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems, oraz zdefiniowane tam błędy TVE (total vector error) i FE (frequency error). Otrzymane wyniki wskazują, że okna o płaskiej charakterystyce widmowej pozwalają istotnie poprawić dokładność estymacji fazora zwłaszcza w stanie ustalonym.

EN

This paper presents results of direct phasor estimation by DFT with application of flat-top windows. Results obtained with rectangular window and Hann window are also presented for comparison. The quality of the phasor estimation is evaluated by TVE (total vector error) and FE (frequency error) as defined in the IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems. The application of flat-top windows resulted in significant reduction of TVE in steadystate compliance tests. For actual frequency fin=50±2,5 Hz maximum TVE was reduced about 30 times as compare to Hann window. The smallest maximum FE errors were also obtained for flat-top window. In dynamic compliance tests flat-top windows performed only slightly better than Hann window and rectangular window in frequency estimation, and maximum TVE error is even slightly higher than for rectangular window for modulating frequency above 2,5 Hz. Straightforward computation of the phasor based on one DFT bin has computational complexity N. Application of FFT algorithms is not advised, because only one DFT bin is required. The phasor may be computed on sample by sample basis by discrete time convolution with FIR filter. In that case reporting frequency is the same as the sampling frequency of the signal.

Słowa kluczowe

PL

fazor; okno czasowe; dyskretne przekształcenie Fouriera; DFT

EN

phasor; time window; discrete Fourier transform

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 47
• Strony: 43--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Duda K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej tel.: [phone]

autor

Barczentewicz S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej tel.: [phone]

autor

Bień A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej tel.: [phone]

Bibliografia

• 1. Synchrophasor Measurements for Power Systems, IEEE Standard C37.118.1-2011, Dec. 2011.
• 2. Synchrophasor Measurements for Power Systems— Amendment 1: Modification of Selected Performance Requirements, IEEE Standard C37.118.1a, Apr. 2014.
• 3. Phadke A. G., Thorp J. S.: Synchronized Phasor Measurements and Their Applications, Springer, 2008.
• 4. Phadke A. G., Thorp J. S.: Computer Relaying For Power Systems, John Wiley and Sons, 2009.
• 5. Zieliński T. P., Duda K.: Frequency and damping estimation methods – an overview, Metrology and Measurement Systems, Nr 4 (18), 2011, s. 505–528.
• 6. Duda K., Zieliński T. P.: Efficacy of the Frequency and Damping Estimation of Real-value Sinusoid, IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, April 2013 s. 48–58.
• 7. Premerlani W., Kasztenny B., Adamiak M.: Development and implementation of a synchrophasor estimator capable of measurements under dynamic conditions, IEEE Trans. Power Del., Nr 1 (23), Jan. 2008, s. 109–123.
• 8. Macii D., Petri D., Zorat A.: Accuracy Analysis and Enhancement of DFT-based Synchrophasor Estimators in Off-nominal Conditions, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, Nr 10 (61), Oct. 2012, s. 2653-2664.
• 9. Belega D., Petri D.: Accuracy Analysis of the Multicycle Synchrophasor Estimator Provided by the Interpolated DFT Algorithm, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, Nr 5 (62), May 2013, s. 942-953.
• 10. Barczentewicz Sz., Borkowski D., Duda K.: Compliance Verification of the Phasor Estimation Based on Bertocco-Yoshida Interpolated DFT with Leakage Correction, Signal Processing: Algorithms, Architectures, Arrangements, and Applications (SPA), 2013, 26-28 Sept. 2013, s. 61-64.
• 11. Oppenheim A.V., Schafer R.W., Buck J.R.: Discrete-Time Signal Processing, 2nd Edition, Prentice-Hall, 1999.
• 12. Harris F. J.: On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform, Proc. IEEE, vol. 66, s. 51–83, 1978.
• 13. Duda K., Zieliński T. P., Barczentewicz Sz.: Perfectly Flat-Top and Equiripple Flat-Top Cosine Windows, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, przyjęte do publikacji. Praca finansowana ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju NCBIR PBS1/A4/6/2012.