ЗАСТОСУВАННЯ ДИСКРЕТНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ ГІЛЬБЕРТА ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ МЕРЕХТІННЯ НАПРУГИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9981-2026-1(56)-42-54Ключові слова:
оцінювання мерехтіння напруги; електромережа загальної призначеності; якість електроенергії; перетворення Гільберта.Анотація
Мерехтіння напруги електропостачання є важливою характеристикою якості електроенергії в електромережах загальної призначеності. Їх поява зумовлене порушеннями в роботі електростанцій, експлуатацією енергетичного обладнання з великим циклічно змінним навантаженням, аваріями на лініях електропередачі тощо. Внаслідок цього виникають короткочасні або періодичні коливання напруги, що негативно впливають на функціонування електромережі, сучасних електронних і автоматизованих систем, включаючи засоби керування, зв’язку та вимірювальної техніки. Зокрема, вони призводять до зростання втрат електроенергії, нерівномірного розподілу навантаження між елементами енергосистеми, перегріву, скорочення терміну служби електрообладнання та зниження загальної надійності енергосистеми. Метою статті є аналіз можливостей застосування дискретного перетворення Гільберта (ДПГ) для оцінювання деяких параметрів мерехтіння напруги електропостачання, зокрема глибини модуляції мерехтіння, частоти мерехтіння, тривалості, а також короткострокових і довгострокових індексів мерехтіння. Для досягнення цієї мети розроблено метод оцінювання параметрів мерехтіння напруги електромережі, що полягає у застосуванні ДПГ для отримання обвідної сигналу напруги. Застосування ДПГ дає змогу точно визначити моменти початку та закінчення мерехтіння напруги, а також виявити ділянки сигналу, де відбувається мерехтіння напруги. На кожній з цих ділянок проводиться оцінювання діапазону глибини модуляції та частоти мерехтіння, які є важливими параметрами для кількісного оцінювання мерехтіння напруги електропостачання. Ефективність запропонованого методу підтверджена модельними дослідженнями, в яких абсолютні похибки оцінювання розмаху глибини модуляції, частоти та тривалості мерехтіння не перевищували 5 мВ, 5 мГц та 4 мс відповідно.
Завантаження
Посилання
1. State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety. (2023). DSTU EN 50160:2023. Characteristics of power supply voltage in general-purpose electrical grids (EN 50160:2022, IDT).
2. Smart, B. H. P. (2005). Power quality a guide to voltage fluctuation and light flicker. BC Hydro.
3. International Electrotechnical Commission. (2010). IEC 61000-4-15: Electromagnetic compatibility (EMC) – Testing and measurement techniques ‒ Flickermeter – Functional and design specifications.
4. IEEE. (2015). IEEE recommended practices for modulating current in high-brightness LEDs for mitigating health risks to viewers (IEEE Std 1789-2015). 1–80. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2015.7118618
5. Shpak, S., Kyslytsia, S., Kozhushko, G., Sakhno, T., & Bagirov, S. (2020). Flickering light and stroboscopic effect from LED lamps and light fixtures. Control, Navigation and Communication Systems, 2(60), 135–143. https://doi.org/10.26906/SUNZ.2020.2.135 (in Ukrainian)
6. State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety. (2018). DSTU EN 61000-4-15:2018. Electromagnetic compatibility (EMC). Testing and measurement techniques. Flickermeter. Functional and design specifications (EN 61000-4-15:2010, IDT).
7. Sansheng, S., Liming, G., Lei, M., Zhuoya, C., & Yuxiao, Z. (2012). Research on flicker measurement algorithm based on FFT. Energy Procedia, 14(16), 1709–1716. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2011.12.1156
8. Xia, R., Gao, Y., Li, C., Wu, C., & Wang, C. (2020). A simplified and fast method without considering filter for voltage flicker detection. IET Generation, Transmission & Distribution, 14(16), 3260–3268. https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2020.0131
9. Fainzilberg, L. S., & Glushauskene, G. A. (2009). Narrow-band rejection filter for suppression of harmonic concentrated interference on the basis of discrete Fourier transform. Journal of Automation and Information Sciences, 41(8), 55–70. https://doi.org/10.1615/JAutomatInfScien.v41.i8.60
10. Kovtun, S., Kuts, Y., Malko, V., & Scherbak, L. (2024). Control of electricity quality parameters of general-purpose electrical grids using the phase method. System Research in Energy, 2a(78), 28–30. https://doi.org/10.15407/srenergy2024.02a (in Ukrainian)
11. Li, L., Cai, H., Han, H., Jiang, Q., & Ji, H. (2020). Adaptive short-time Fourier transform and synchrosqueezing transform for non-stationary signal separation. Signal Processing, 166, Article 107231. https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2019.07.024
12. Liang, Y., Ma, X., Zhao, F., & Hao, S. (2019). A high accuracy detection method of voltage flicker signal based on time-frequency transform. In 2019 9th International Conference on Power and Energy Systems (ICPES) (pp. 1–5). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICPES47639.2019.9105368
13. Enshaee A., & Enshaee P. (2018). A new S-transform-based method for identification of power quality disturbances. Arabian Journal for Science and Engineeringexport, 43, 2817–2832. https://doi.org/10.1007/s13369-017-2895-2
14. Huang, Y.-H., Xu, J.-J., Shi, H., & Zhang, Y.-S. (2014). Effective voltage flicker detection approach based on a new modified S-transform algorithm. In The 26th Chinese Control and Decision Conference (2014 CCDC) (pp. 4747–4752). IEEE. https://doi.org/10.1109/CCDC.2014.6853022
15. Gao, Y., Li, F., Chen, J., Yao, W., Huang, C., & Teng, Z. (2014). Voltage flicker measurement using the Teager-Kaiser energy operator based on Rife-Vincent window spectral correction. Transactions of China Electrotechnical Society, 29(6), 248–256.
16. Chen, G., & Wang, Z. (2012). A signal decomposition theorem with Hilbert transform and its application to narrowband time series with closely spaced frequency components. Mechanical Systems and Signal Processing, 28, 258–279. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2011.02.002
17. Önal, Y., Ece, D. G., & Gerek, Ö. N. (2015). Hilbert–Huang transform based approach for measurement of voltage flicker magnitude and frequency. Electric Power Components and Systems, 43(2), 167–176. https://doi.org/10.1080/15325008.2014.978054
18. Xu, X., Li, Z., Ma, R., Li, H., & Zhang, F. (2017). Voltage flicker detecting based on improved HHT. The Open Electrical & Electronic Engineering Journal, 11(1), 38–47. https://doi.org/10.2174/1874129001711010038
19. Xu, Y., Gao, Y., Li, Z., & Lu, M. (2020). Detection and classification of power quality disturbances in distribution networks based on VMD and DFA. CSEE Journal of Power and Energy Systems, 6(1), 122–130. https://doi.org/10.17775/CSEEJPES.2018.01340
20. Kovtun, S., Kuts, Y., Malko, V., Fryz, M., Scherbak, L., & Kuts, V. (2024). Application of Hilbert transform for power quality indicators monitoring in general purpose grids. System Research in Energy, 2(77), 71–83. https://doi.org/10.15407/srenergy2024.02.071
21. Babak, V., Zaporozhets, A., Kulyk, M., Kuts, Y., & Scherbak, L. (2023). Application of discrete Hilbert transform to estimate the characteristics of cyclic signals: information provision. In A. Zaporozhets (Ed.), Systems, decision and control in energy IV. Studies in systems, decision and control (Vol. 454, pp. 93–115). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22464-5_5
.png)
