CC BY
10
m
НАТЫ
ЫКРА1НИ
Himieft®
Науковий BicHMK НЛТУ УкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40280327 Article received 17.04.2018 р. Article accepted 26.04.2018 р.
УДК 004.383.3
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
@ El Correspondence author A. I. Sydor andrij9997@ukr.net
А. I. Сидор1, О. П. Люра2, Я. М. Николайчук1
1 Тернотльський нащональний економiчний утверситет, м. Тернотль, Украгна 21вано-Франювський нацюнальний техтчний утверситет нафти i газу, м. 1вано-Франювськ, Украгна
ТЕОРЕТИЧН1 ЗАСАДИ ТА ЗАДАЧ1 РОЗП1ЗНАВАННЯ ГАРМОН1ЧНИХ СИГНАЛ1В
ТА ОБРАЗ1В НА ОСНОВ1 ОЦ1НКИ ХЕММ1НГОВО1 В1ДДАЛ1
Розв'язано задачу розтзнавання гармошчних сигналiв та образiв на основi оцiнки ХеммшговоТ в^ал^ що виникае пiд час виникнення збурень у високовольтних лтях електропересилень типу накидiв, замикань на землю та запусюв потужних електроприладiв. Проаналiзовано основш переваги та недолiки виробникiв мжроконтролерних засобiв релейного захисту. Розроблено теоретичш засади диференцiально-рiзницевого алгоритму розпiзнавання накидiв i коротких замикань у лтях електропересилань. Розроблено структуру та функцюнальну схему спецпроцесора розпiзнавання збурень у високовольтних лтях електропересилань на основi кореляцшноТ оцiнки ХеммшговоТ вiддалi. Проведено дослщження часово'' складностi спецпроцесора визначення ХеммшговоТ вiддалi у теоретико-числовому базис Радемахера. Виконано постановку задачi ди-намiчного опрацювання цифрових сигналiв на основi визначення ХеммшговоТ вiддалi до джерела акустичних сигнаив. Розроблено принципи структурно'' побудови та структурних ршень спецпроцесора кореляцшного опрацювання акустичних сигналiв. Розроблено структурнi рiшення спецпристрою визначення ХеммшговоТ вiддалi у базисах Радемахера та Хаара, його структуру та базовi компоненти. Сформовано принципи роботи спецпроцесора визначення ХеммшговоТ вiддалi у те-оретико-числових базисах Радемахера та Хаара.
Кл^чов^ слова: лши електропересилань; спецпроцесор; теоретико-числовий базис; джерело акустичних сигнаив; ре-лейний захист.
Вступ. У процеа експлуатацп високовольтних лшш електропересилань (ЛЕП) можуть виникати особлив1 перехщш режими та можливють виникнення пошко-джень обладнання електричних 1 трансформаторних шдстанцш. Так1 пошкодження призводять до мехашч-ного виводу з ладу технолопчного обладнання струмами короткого замикання або дугою, яка виникае у мющ пошкодження (Kidyba, 2015).
Пересилання електричних потужностей у високо-вольтних ЛЕП здшснюються на основ1 енергп трьох-фазних гармошчних сигнал1в, промислово! частоти 50 Гц.
Задача розтзнавання гармошчних сигнал1в та обра-з1в на основ1 оцшки Хеммшгово1 вщдал1 (Krulikovskyi et а1., 2016, 2017) виникае тд час виникнення збуджень у високовольтних лш1ях електропересилень типу наки-д1в, замикань на землю та запусшв потужних електроп-рилад1в (ПЕД) (Nyko1aichuk, 2010).
Класично системи релейного захисту будуються на принцип порогового вим1рювання стрибка фазного струму. Водночас виникають ситуацп в електромере-жах, коли стрибок фазного струму при накидах та запусках ПЕД е набагато бшьшим пор1вняно 1з стрибком
фазного струму при виникненш замикань на землю на далекш вiддалi в!д електрично'' пiдстанцiï. У цьому ви-падку реле захисту неправильно спрацьовуе, що приз-водить до неможливосп пiдтримки потужного спожи-вання електроенергп або недоступноï часовоï затримки при розвитку замикання на землю.
За останш два десятки рошв в Укрш'ш впроваджено засоби релейного захисту, що виконаш на основi цифрових принцитв опрацювання сигналiв та розтзнавання образiв.
Вiдомi зарубiжнi фiрми: ABB, Siemens, Alstorn, General Electric, Schneider, Areva, Nari, Vamp, Релсiс та ш-шi серiйно випускають та масово впроваджують м!кро-контролернi засоби релейного захисту ЛЕП.
В Укрш'ш виробниками м!кроконтролерних засобiв релейного захисту е: Ки'вприлад, Радiус Автоматика, 1МСКОЕ та in (Sabadash, 2011).
Мiкроконтролернi засоби релейного захисту мають так! основнi переваги: вища точнiсть (до 2 %) ввдтво-рення заданих характеристик функцюнування засобу релейного захисту; забезпечення коефщента повернен-ня (до 0,99), що потребуе складних техшчних ршень в шших типах пристро'в релейного захисту; реал!защя
1нформащя про aBTopiB:
Сидор Андрш 1ванович, acnipaHT, кафедра спецiалiзованих комп'ютерних систем. Email: andrij9997@ukr.net
Люра Олег Петрович, acnipaHT, кафедра комп'ютерних систем та мереж. Email: oleg.lura14@gmail.com
Николайчук Ярослав Миколайович, д-р техн. наук, професор, завщувач кафедри cпецiaлiзовaних комп'ютерних систем.
Email: ya.nykolaichuk@tneu.edu.ua Цитування за ДСТУ: Сидор А. I., Люра О. П., Николайчук Я. М. Теоретичш засади та зaдaчi розтзнавання гармошчних cигнaлiв та
обpaзiв на оcновi оцшки ХеммшговоТ в^алК Науковий вкник НЛТУ УкраТни. 2018, т. 28, № 3. С. 131-136. Citation APA: Sydor, А. I., Liura, О. P., & Nykolaichuk, Ya. М. (2018). Theoretical Foundations and Tasks of Recognition of Harmonic Signals and Images on the Basis Estimation of Hemming Distance. Scientific Bulletin of UNFU, 28(3), 131-136. https://doi.org/10.15421/40280327
програмним шляхом характеристик спрацювання будь-яко1 складностi; запам'ятовування координат режиму тд час спрацювання цифрового пристрою; можливють оперативного, зокрема i дистанцiйного, алгоритму оп-рацювання сигналiв; унiверсальнiсть застосування у ви-рiшеннi рiзних задач захисту вщ перевантажень та коротких замикань у технологiчному обладнанш ЛЕП; меншi габарити та монтажш затрати; можливiсть само-дiагностики та мониторинг надiйностi; менше спожи-вання енергп, що iстотно зменшуе потужшсть джерел енергп оперативного струму; меншi експлуатацiйнi затрати на профшактичш роботи, як1 виконуються шляхом тестування програмного забезпечення.
Досвiд експлуатацп такого класу пристро1в релейного захисту дав змогу встановити також низку негатив-них особливостей та функцюнальних обмежень: зни-ження надiйностi та довговiчностi, зумовлене характеристиками безвщмовносп базових компонентiв м^о-контролерних реалiзацiй: АЦП, мiкропроцесора, тер-фейсiв вводу/виводу та живлення; значна концентрацiя в одному пристро! багатьох важливих функцiй мошто-рингу стану промислового обладнання ЛЕП, наприклад потужних трансформаторiв.
Теоретичнi засади розппнавання гармошчних сигналiв мiд час збурень у ЛЕП. Опрацювання гармо-нiчних сигналiв пiд час збурень у ЛЕП диференщально-iнтегральним методом базуеться на поточному обчисле-нi модульно! рiзницi мiж двома сигналами S1(t) та S0(t), як1 рееструються в чай iз зсувом на швперюди промис-лово! частоти згiдно з виразом: Н(£) = - |Я0(0|.
1нтегрування модульно! рiзницi сигналiв вико-нуеться цифровим способом зпдно з виразом:
п/2+ 7 п+^
Н(t) = At ■ £ |S,(At) -А ■ X Н*(А)| =
= At •
п/2+ j
k = п/2+j п+j
X |S,(At)| - 2 Sk(At)
i=j k=n/2+j /
Якщо значения знайдених рiвностей дорiвнюють нулю, то процеси, яш вiдбуваються в систем^ е стабшьни-ми.
Коли ж H(t) > 0, тодi вiдбуваються певнi нерiвно-важш процеси, що вказуе на виникнення передава-рiйних станiв у система Для дискретних процесiв
H 0 = Sj+n/2 Sj
Hj = At '
1 = S j + п — Sj + п/2
At
H} =
де
. Звщси
n
At = — , 2 '
жп ñu ! = —, n = 0,1,2,.
2
H(t) = H 1 "IH
Sj+n Sj+n/2 Sj+п/2 - Sj
At At
операцп у ковзному режимi з кроком At отримаемо Z¡ = \xi - xi-П , де модульна операцiя враховуе симетрiю
змши амплiтуд струмiв у напрямi зростання при накидi та спадання при сквд навантаження в електромереж1.
Реакщя процесора буде мати змiну амплиуди струму у момент стрибка: A1 ^ A2; A1 << A2 на iнтервалi тв-перюду, але е iнварiантна до можливих iнших бiльших чи менших стрибшв амплiтуди струму в iншi моменти часу, тобто
Í0, t < t0;
Z¡ = # (A2 - A1)sin mt, t0 < t < t + п / 2;
"0, t > t0 + п / 2
Для пiдвищення чутливостi та прийнято! здатностi щентифжацп факту короткого замикання на початковiй стадп його розвитку, а також спрощення алгоритму об-числень та структури спецпроцесора, на iнгервалi часу t > t0 + п / 2 доцшьно застосувати квадратично^м-пульсний метод цифрового опрацювання даних Z¡ зпдно з виразом:
"1, якщо Z,2 (t > t0 + п / 2) > P0;
SK.3. = #
[0,якщоZ? (t > t0 + п / 2) < P0,
де: P0 - порогове значення, яке вибираеться експер-тним шляхом або у процеа багаторазових випробувань на реальних прикладах. Цей пор^ P0 е iнварiантний до величини стрибка струму A2 >> A1 = var, тобто не зале-жить вiд можливо! рiзницi A = |A2 - A¡\ у момент виникнення збурення t0. Оск1льки у випадку накиду коефь цiент експоненти ах 0 i на iнтервалi часу t0 > t0 + п / 2 Z, х 0.
Розроблення структури та функщональноТ схеми спецпроцесора розшзнавання збурень у високо-вольтних ЛЕП. На рис. 1 показано структурну схему пристрою (Liura & Vozna, 2017), який оснащений трансформаторами напруги (Т1) та струму (Т2), двохтвпе-рiодними випрямлячами, аналого-цифровими перетво-рювачами (АЦП), iдентифiкатором рiзницi фаз, прис-троем щентифжацп накидiв та к. з. (коротких замикань) i лопчною схемою (ЛС), три виходи яко! формують сигнали зростання силових величин: N - накид, C - КЗ, Z - запуск ПЕД.
Якщо значення знайдених рiвностей дорiвнюють нулю, то процеси, яш вiдбуваються в систем^ е стабшьни-ми. Коли ж H(t) > 0, тодi вiдбуваються певнi нерiвно-важш процеси, що вказуе на виникнення передава-рiйних станiв у система
Для виконання рiзницевого iмпульсно-квадратично-го методу потрiбно рекурентно (у стековому режим^ запам'ятовувати цифровi вiдлiки x¡ у регiстрi пам'ятi x ^ xi-1 ^ xi-2... ^ x¡-j... ^ xi-n i рiзницево порiвнювати цi запам'ятоваиi значення з текучими вщпками x¡. Тобто зпдно з зi схемою ^ xi ^ xi-1 ^ xi-2... ^ ^ x¡- j. .. ^ xi-n ^ x¡ - x¡-n. Внаслвдок виконання тако!
Рис. 1. Структурна схема пристрою ¡дентифжаци накид1в, замикань на землю та запусюв потужних електропривод1в у ЛЕП
Розшзнавання таких сигналiв та iдентифiкацiя вщ-повiдних ознак перехiдних процесiв у ЛЕП виконуються шляхом тднесення до квадрата оцифрованих гармо-шчних сигналiв ±х1 ^ х2 (рис. 2) та кореляцшного iн-тегрально^мпульсного опрацювання цих сигналiв на основi оцiнки Хеммiнговоl вiддалi мiж двома зсунути-ми на пiвперiоди промислово! частоти 50 Гц цифрови-ми сигналами зпдно з виразом
1 n I I
St = - £ x2 - x- J < p
ni=1
де Pt - порогова ощнка границi оцiнки Хеммшгово! ввддат.
Рис. 2. Часовi дiаграми випрямлених значень фазно'' напруги, струму та рiзницi фаз Дф при накидах, КЗ та запуску ПЕД у високовольтних ЛЕП
Оцифрован! значення гармошчних сигнал1в на вихо-д АЦП представляються в уштарному теоретико-числовому базиа та опрацьовуються число-1мпульсним спецпроцесором, структуру якого показано на рис. 3 (Лига et а1., 2016).
Рис. 3. Структура iмпульсного спецпроцесора на основi порогового iнтегрального квадратора
Обчислення виконуються зпдно з алгоритмом
п
х} = 2 2г +1,
¿=1
тобто суми непарних чисел, яка дор1внюе квадрату вхвдного числа 1мпульс1в.
Робота та дослщження часовоТ складност1 спецпроцесора визначення ХеммшговоТ в1ддал1 у теоретико-числовому базис1 Радемахера. У випадку, коли цифров1 значення квадрапв гармошчних сигнал1в, як1 формуються двохшвперюдним випрямлячем та АЦП паралельного типу з вихвдними кодами у базиа Радемахера, штегруюча порогова оцшка Хеммшгово1 ввддал1 здшснюеться пристроем додавання багаторозрядних двшкових чисел, структуру якого показано на рис. 4 (ТгешЬаЛ et а1., 2017).
Пристрш м1стить: 1, 2 - ввдповщна вх1дна 2Л-роз-рядна та вихвдна Л+т-розрядна шини; 3 - Л+т-розряд-ний накопичувальний суматор; 4 - Л+т-розрядний па-ралельний репстр; 5, 6 та 7 - ввдповвдно вх1д синхрош-зацп запису, вх1д синхрошзацп скиду у нуль та вх1д синхрошзацп запису; 8 - Д-тригери паралельного репс-тра; 9.1 та 9.2 - однорозрядш повш суматори ввдповщ-но першого та другого Л-розрядних суматор1в; 10 - вх1д лопчно1 одиницц 11 - розрядш компоненти мультиплексора; 12 - вх1д лопчного нуля.
Рис. 4. Структурна схема спецпроцесора визначення Хеммшгово'' в^ал у ТЧБ Радемахера
На початку роботи пристрою тсля подачi сигналу синхрошзацп у виглядi фронту наростання на вхiд син-хрошзацп 6 скиду у нуль k+да-розрядного паралельного регiстра 4 на вихднш k+да-розряднш шинi 2 фор-муеться двiйкове число нуль, яке також надходить на першi входи k+да-розрядного накопичувального сума-тора 3.
Спецпроцесор працюе шляхом додавання у двох су-маторах прямих i доповнювальних кодiв вхвдних чисел та управлшня мультиплексором сигналами iз старшого виходу одного з суматорiв, який керуеться мультиплексором, на виходi якого формуеться код модульно! рiз-нищ мiж двома вхвдними числами. У накопичувально-му суматорi (3) рееструеться сума модульних рiзниць, яка ввдповвдае оцiнцi Хеммшгово! вiддалi.
Розрахунок часово! складностi для запропонованого спецпроцесора такий т = тР1 + n тС + тМП + 2n • тНС + тР2, а тдля шших - так1 значення:
'2 + 4 + 3 + 8 + 2 = 19v, якщо n = 4; 2 + 8 + 3 +16 + 2 = 31v, якщо n = 8; т = #2 +10 + 3 + 20 + 2 = 37v, якщоn = 10; 2 +12 + 3 + 24 + 2 = 43v, якщо n = 12; 2 +16 + 3 + 32 + 2 = 55v, якщоn = 12.
Розроблення теоретичних основ структурних рь шень спецпроцесора кореляцшного опрацювання акус-тичних сигналiв. Актуальною задачею динамiчного оп-радювання цифрових сигналiв на основi визначення Хеммжово! вiддалi е визначення вiддалi до джерела акустичних сигналiв (ДАС) (Nykolaichuk, 2012).
1снують два методи визначення вiддалi до ДАС. Перший метод базуеться на тому, що при заданш базi, яка представляе вщстань мiж двома акустичними сигналами BA = L визначаеться кут похилу до ДАС за раху-нок обчислення рiзницi мiж часом сприйняття акустичних сигналiв двох приймачiв акустичних сигналiв (ПАС), зпдно з виразом (Trembach, 2016):
. . BC (t2 -11) • c At • c
sin(CAB) = sin(NDO) =-= ——— =-,
BA BA L0
де: BC та CA - катети прямокутного трикутника АВС;
вiдрiзок ВА - його ппотенуза; кут NDO дорiвнюе куту
CAB; t1, t2 - час приймання сигналiв вщ ДАС; с - швид-
шсть поширення звуку в просторi; At - рiзниця часу
реестрацп звуку двома приймачами.
Обчислення такого алгоритму визначення вщсташ до ДАС потребуе виконання операцп множення At • c.
Оптимiзацiя такого алгоритму обчислення кута та ввдстат до ДАС досягаеться вибором базово! вщсташ Lo, що дорiвнюе 2n, що дае змогу замшити операдiю дiления на L0 шляхом ввдкидання заданого числа бiт молодших розрядiв. 1ншим методом, яким можна спростити цей алгоритм обчислення завдання L0 , е прийняття швидкостi поширення звуку в атмосферi с = 330 м/с, або вибрати L0 = k * c, що дасть змогу пов-нiстю виключити операцш дiления з виразу та обчис-лити згiдно з виразом: sin(CAB)k * At, що ютотно спро-щуе цифрову реалiзадiю спецпроцесора.
Другий метод визначення вiддалi до цш базуеться на визначенi рiвня затухання акустичних сигналiв на рiзних вiддалях вiд ДАС. Математичною формалiза-цiею тако! задачi е розрахунки згiдно з виразом (Trembach, 2016):
PLx
,* , Lx = Lo + ^ або Lx = Lo + ^
a ka
де: P0,Pa - ввдповвдш потужностi у pÍ3Hm вiдповiдних точках прийняття акустичних сигналiв; AP - рiзниця мiж потужностями сигналiв; k - коефщент, що врахо-вуе перехiд до двшкового алгоритму.
При цьому, якщо добуток k a буде дорiвнювати 2n, то операцiя дшення цифрового двiйкового коду на цей добуток буде виконуватися шляхом ввдкиданням n-розрядiв вiд коду.
У робот (Trembach, Sydor & Vozna, 2017) наведено приклад структури кореляцшного спецпроцесора роз-пiзнавання та визначення вiддалi до ДАС, який на поль гонi двохвимiрного Хеммiнгового простору задаеться у декартових координатах.
джерело акустичного сигналу
Рис. 5. Базова структура цифрового спецпроцесора кореляцшного опрацювання акустичних сигналгв
На рис. 5 наведено структуру кореляцшного спецпроцесора, який мютить: 1) м^офони, яш розмщеш на фшсованш вiдстанi один ввд одного i приймають звук ввд акустичного джерела сигналу; 2) пристро!, що обробляють сигнал; 3) аналогово-цифровi перетворюва-чi (АЦП); 4) багатоканальний корелятор, в ролi якого може використовуватися схемаспецпроцесор визначен-ня Хеммжово! вiддалi у ТЧБ Радемахера.
Базовим компонентом такого спецпроцесора е прис-трiй додавання багаторозрядних двшкових чисел, структуру якого показано на рис. 4, який накопичуе ш-тегральну оцiнку швертовано! Хеммжово! вiддалi мiж часовими розгортаннями поточних Si, Sj та затрима-ного у багаторозрядному регiстрi зсуву стартового S¡ _ 7 сигналу прийнятого вiд пристрою прiоритетно розмще-ного мшрофона М0.
У кожному каналi при dj = 0,25X1 х2 _ х2_7 0 фор-муються коди А^, At2 та Аtз - часових затримок мiж м^офонами М1, М2 та М3, на основi яких здшснюеться на виходi ПЗП пеленгацiя ДАС у вузлах Хеммжового полiгону.
Розроблення структурних ршень смецмристрою визначення ХеммшговоТ вiддалi у базисах Радемахера та Хаара. У випадку, коли застосовуеться АЦП у базис Хаара, оцшка Хеммжово! вiддалi реалiзуеться на основi спецпроцесора визначення Хеммжово! ввд-
дал! м!ж двома сигналами, структуру якого показано на рис. 6 i 7.
Рис. 6. Структурна схема пристрою визначення Хеммшгово' в!дцшл м!ж двома сигналами (початок)
Рис. 7. Структурна схема пристрою визначення Хеммшгово' в!дцшл м!ж двома сигналами (юнець)
Пристрш мютить: 1) синхрошзатор; 2) перший ана-логовий вхщ; 3) перший компаратор /-го розряцу; 4) другий аналоговий вхщ; 5) другий компаратор i-го розряцу; 6) схема формування стутнчастих взiрцевих потенцiалiв; 7) вхщ схеми формування стутнчастих вз!р^вих потенцiалiв; 8) лопчний елемент АБО; 9) лопчний елемент I; 10) перший лопчний елемент 1-НЕ; 11) перший лопчний елемент НЕ; 12) другий лопчний елемент I-НЕ; 13) другий лопчний елемент НЕ; 14) тре-
тш логiчний елемент 1-НЕ; 15) перший багаторозряд-ний суматор; 16) парафазний вхщ лопчноТ 1 0; 17) на-копичувальний суматор; 18) вхiд логiчного 0; 19) вхщ скиду в 0 накопичувального суматора; 20) вх1д синхрошзацп накопичувального суматора 17; 21) вихщна шина пристрою.
Робота пристрою полягае в тому, що вхiднi аналоговi сигнали у двоканальному АЦП паралельного типу пе-ретворюються у паралельш унiтарнi коди, яш однозначно представляють бiльше та менше значення x та yi, тсля чого перетворюються у паралельш шверсш розря-допозицiйнi коди Хаара, де шифруються у ввдповвдт: прямий двiйковий код бiльшого з них, та доповнюваль-ний код меншого з них, як1 додаються у швидкодiючому багаторозрядному накопичувальному суматора
Висновок. У роботi розглянуто основш переваги та недолiки виробник1в м^оконтролерних засобiв релейного захисту. Розроблено структуру та функцюналь-ну схему спецпроцесора розтзнавання збурень у висо-ковольтних лiнiях електропересилань. Охарактеризовано роботу та проведено дослвдження апаратноТ та часо-воТ складностi спецпроцесора визначення ХеммшовоТ вiддалi у теоретико-числовому базиа Радемахера. Розроблено структурш ршення спецпристрою визначення ХеммшовоТ вiддалi у базисах Радемахера та Хаара. Розроблеш спецпроцесори мають низку сво!х переваг та недолiкiв. Подальшим розвитком пристроТв розтзна-вання гармонiчних сигналiв та образiв на основi оцшки ХеммшовоТ вiддалi пiд час виникнення збурень у висо-ковольтних лшях електропересилань типу накидiв, за-микань на землю та запусков потужних електроприладiв е розробка спецпроцесора визначення ХеммшовоТ вщ-далi у теоретико-числовому базиа Хаара-Крестерсона, що характеризуеться бшьшою швидкодiею порiвняно з наявними аналогами.
Перелiк використаних джерел
Kidyba, V. P. (2015). Releinyi zakhyst elektroenerhetychnykh system.
Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky. 504 p. [In Ukrainian], Krulikovskyi, B. B., Sydor, A. I., Nykolaichuk, Ia. M., & Zastavnyi, O. M. (2016). Some Methods for Determining the Parameters of Mathematical Models of Forest Growth. Scientific Bulletin of UNFU, 26(3), 361-367. https://doi.org/10.15421/40260360 Krulikovskyi, B. B., Sydor, A., Zastavnyy, O., & Nykolaichuk, Yu. (2017). Method for Multidimensional Patterns Recognition in Hamming Spase. CADSM'2017, Lviv Ukraina, (pp. 195-198). [In Ukrainian].
Liura, O. P., & Vozna, N. Ya. (2017). Research and optimization of the components of microelectronic devices of relay in high-voltage lines. Scientific Bulletin of UNFU, 27(5), 148-154. https://doi.org/10.15421/40270529 Liura, O., Ostrovka, I., Sabadash, I., Nykolaichuk, Ya. (2016). Theoretical Principles and Methods of Distortions Recognition in Load Surges, Short Circuits and Powerful Electric Drives Launching Type Power Lines. Proceedings of the XIII the International Conference, (pp. 33-36) (TCSET2016). Nykolaichuk, Ya. M. (2010). Teoriia dzherel informatsii. (2nd ed.).
Ternopil: Ternohraf. 534 p. [In Ukrainian]. Nykolaichuk, Ya. M. (2012). Kody polia Halua: teoriia ta
zastosuvannia. Ternopol: Ternohraf. 575 p. [In Ukrainian]. Sabadash, I. O. (2011). Novitni mikroprotsesorni tekhnolohii v ekspluatatsii merezh 6-36 kV. Elektrycheskye sety v systemy, 6, 3439. [In Ukrainian]. Trembach, B. R. (2016). Metod vyznachennia viddali do dzherela akustychnykh syhnaliv. Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky "Kompiuterni systemy ta merezhi". 110 p. [In Ukrainian].
Trembach, B. R. Sydor, A. I., & Vozna, H. V. (2017). Metody identyfikatsii dzherel akustychnykh syhnaliv u dvovymirnomu Khemminhovomu prostori, (pp. 86-89), (ACIT'2017). Ternopil. [In Ukrainian].
Trembach, R. B., Trembach, B. R., Sydor, A. I., & Vozna, H. V. (2017). Struktura ta systemni kharakterystyky spets protsesoriv
vyznachennia Khemminhovoi viddali Realizovani v riznykh teoretyko-chyslovykh bazysakh. Mathematical and Computer Modelling Series: Technical sciences, (pp. 244-250). Kam'ianets-Podilsk Ukraina.
А. И. Сыдор1, О. П. Люра2, Я. М. Николайчук1
1 Тернопольский национальный экономический университет, г. Тернополь, Украина 2 Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ЗАДАЧИ РАСПОЗНАВАНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
И ОБРАЗОВ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ХЕММИНГОВОГО РАССТОЯНИЯ
Приведено решение задачи распознавания гармонических сигналов и образов на основе оценки Хеммингового расстояния, возникающей при возникновении всплесков в высоковольтных линиях электропередач типа накидов, замыканий на землю и запусков мощных электроприборов. Проанализированы основные преимущества и недостатки производителей микроконтроллерных средств релейной защиты. Разработаны теоретические засады дифференциально-разностного алгоритма распознавания накидов и коротких замыканий в линиях электропередач. Разработаны структура и функциональная схема спецпроцессора распознавания всплесков в высоковольтных линиях электропередач на основе корреляционной оценки Хеммингового расстояния. Проведено исследование аппаратной и временной сложности спецпроцессора определения Хеммингового расстояния в теоретико-числовом базисе Радемахера. Исполнена постановка задачи динамической обработки цифровых сигналов на основе определения Хеммингового расстояния к источнику акустических сигналов. Разработаны принципы структурного построения и структурных решений спецпроцессора корреляционной обработки акустических сигналов. Разработаны структурные решения спецустройства определения Хеммингового расстояния в базисах Радемахера и Хаара, его структура и базовые компоненты такого спецпроцессора. Поэтапно рассмотрены принципы работы спецпроцессора определения Хеммингового расстоянии в теоретико-числовых базисах Радемахера и Хаара.
Ключевые слова: линии електропередач; спецпроцессор; теоретико-числовой базис; источник акустических сигналов; релейная защита.
А. I. Sydor1, О. P. Liura2, Ya. М. Nykolaichuk1
1 Ternopil National Economic University, Ternopil, Ukraine 2 Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine
THEORETICAL FOUNDATIONS AND TASKS OF RECOGNITION OF HARMONIC SIGNALS AND IMAGES ON THE BASIS ESTIMATION OF HEMMING DISTANCE
Special transitional modes and the possibility of damage to the equipment of electric and transformer substations may occur during the operation of high-voltage transmission lines. This leads to mechanical failure of the technological equipment by short circuit currents or arc that occurs at the site of the damage. Special devices for the recognition of harmonic signals and images based on the Hamming distance are successfully used to solve such problems. They are used in the case of perturbations in high-voltage transmission lines such as charges, short to ground and the launch of powerful electrical appliances. The block diagram of the device for identification of charges, short to ground and the launch of powerful electric drives in the transmission lines is proposed in the paper. Time charts of straightened values of phase voltage, current and phase difference at charges, short circuits and the launch of powerful electrical appliances in high voltage transmission lines, are calculated. The structure of the pulse special processor on the basis of the threshold integral quadrant is characterized. The structural scheme of a special processor for determining the Hamming distance in the Rademacher theoretic-numerical basis is developed. An example of the structure of a correlation special processor for recognizing and determining the distance to the source of an acoustic signal, which is given at the polygon of a two-dimensional Hamming space in Cartesian coordinates, is shown. The structural scheme of the device for determining the Hamming distance between two signals in the number-theoretic basis of Rademacher and Haar is developed. The development of a special processor for determining the Hamming distance in the number-theoretic basis of Haar-Kresterson is a promising direction for the development of devices for the recognition of harmonic signals and images based on the estimation of the Hamming distance in the case of perturbations in high-voltage transmission lines such as charges, short to ground and the launch of powerful electrical appliances. Such a special processor is characterized by significantly faster performance compared with existing analogues.
Keywords: power transmission lines; special processor; number-theoretic basis; source of acoustic signals; relay protection.
