O-splines para analizar señales de oscilaciones de potencia
DOI:
https://doi.org/10.29105/ingenierias23.89-6Palabras clave:
Transformada Discreta Taylor Fourier, fasor dinámico, modos electromecánicos, detección de envolvente compleja, bancos de filtros, análisis multiresolución, armónicas oscilatorias, O-splines, espacio de fase, oscilaciones de potencia, estimación de sincrofasores, separación tiempo-frecuencia, error fasorial totalResumen
los diferenciadores pasabajas de la Transformada Discreta Taylor-Fourier (DTFT). Se llaman O-splines porque sus segmentos están espaciados en tramos de un ciclo de la frecuencia fundamental. Con ellas se analizan señales oscilatorias de potencia. Para ilustrar su aplicación y su progresiva exactitud se aplican para estimar fasores de voltajes, y para separar modos electromecánicos de oscilación en un sistema de potencia real. Con ellas se disminuye la complejidad computacional de la DTFT, ya que se aplica solamente un subconjunto de filtros. Los parámetros estimados ofrecen información dinámica mucho más rica que los métodos tradicionales. En particular, brindan una representación de estados para cada componente oscilatoria, y detección de eventos modulados en frecuencia. Su rendimiento en estimación se evalúa con un nuevo error llamado Error Fasorial Total (Total Phasor Error). Se concluye que esta técnica multiresolución ofrece una serie de soluciones de gradual exactitud para la estimación fasorial y la separación de modos de oscilación. Este nuevo marco matemático fusiona el área de medición fasorial con la de análisis de modos de oscilación en sistemas eléctricos de potencia que tradicionalmente han estado separadas en ingeniería eléctrica.
Descargas
Métricas
Citas
J. G. Proakis and D. K. Manolakis, Digital Signal Processing, 4th ed. Upper Saddle River, N.J: Pearson, 2006.
M. A. Platas-Garza and J. A. De la O Serna, “Dynamic harmonic analysis through Taylor-Fourier transform,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 60, no. 3, pp. 804–813, 2011. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1109/ TIM.2010.2064690 DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2010.2064690
J. A. de la O Serna, “Analyzing power oscillating signals with the o-splines of the discrete taylor–fourier transform,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 33, no. 6, pp. 7087–7095, Nov 2018. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2018.2832615
“IEEEstandardforsynchrophasormeasurementsforpowersystems,”IEEE Std C37.118.1-2011 (Revision of IEEE Std C37.118-2005), pp. 1–61, Dec 2011. DOI: https://doi.org/10.1159/000320901
A. G. Phadke and B. Kasztenny, “Synchronized phasor and frequency measurement under transient conditions,” IEEE Trans. Power Del., vol. 24, no. 1, pp. 89–95, Jan 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2008.2002665
R. Ghiga, K. Martin, Q. Wu, and A. Nielsen, “Phasor measurement unit test under interference conditions,” IEEE Trans. Power Del., vol. PP, no. 99, pp. 1–1, 2017, DOI:10.1109/TPWRD.2017.2691356. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2017.2691356
D. Macii, D. Petri, and A. Zorat, “Accuracy analysis and enhancement of DFT-based synchrophasor estimators in off-nominal conditions,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 61, no. 10, pp. 2653–2664, Oct 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2012.2199197
M.Karimi-Ghartemani,B.T.Ooi,andA.Bakhshai,“Applicationofenhanced phase-locked loop system to the computation of synchrophasors,” IEEE Trans. Power Del., vol. 26, no. 1, pp. 22–32, Jan 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2010.2064341
I. Kamwa, A. K. Pradhan, and G. Joos, “Adaptive phasor and frequency- tracking schemes for wide-area protection and control,” IEEE Trans. Power Del., vol. 26, no. 2, pp. 744–753, April 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2009.2039152
J. S. Gasca and D. Trudnowski, “Identification of electromechanical modes in power systems,” IEEE Power and Energy Society, Task Force on Identificatioin of electromechanical modes, Tech. Rep., June 2012.
J. F. Hauer, C. J. Demeure, and L. L. Scharf, “Initial results in Prony analysis of power system response signals,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 5, no. 1, pp. 80–89, Feb 1990. DOI: https://doi.org/10.1109/59.49090
J. Rommes, N. Martins, and F. Freitas, “Computing rightmost eigenvalues for small-signal stability assessment of large scale power systems,” in IEEE PES General Meeting, July 2010, pp. 1–1. DOI: https://doi.org/10.1109/PES.2010.5589670
J. W. Pierre, D. J. Trudnowski, and M. K. Donnelly, “Initial results in electromechanical mode identification from ambient data,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 12, no. 3, pp. 1245–1251, Aug 1997. DOI: https://doi.org/10.1109/59.630467
A. R. Messina and V. Vittal, “Nonlinear, non-stationary analysis of interarea oscillations via Hilbert spectral analysis,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 21, no. 3, pp. 1234–1241, Aug 2006. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2006.876656
A. Q. Zhang, L. L. Zhang, M. S. Li, and Q. H. Wu, “Identification of dominant low frequency oscillation modes based on blind source separation,” IEEE Trans. Power Syst., vol. PP, no. 99, pp. 1–1, 2017.
J. A. De la O Serna, J. M. Ramirez, A. Zamora Mendez, and M. R. A. Paternina, “Identification of electromechanical modes based on the digital Taylor-Fourier Transform,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 31, no. 1, pp. 206–215, 2016. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1109/TPWRS.2015.2403290 DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2015.2403290
J. A. De la O Serna, “Synchrophasor measurement with polynomial phase- locked-loop Taylor-Fourier filters,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 64, no. 2, pp. 328–337, 2015. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1109/ TIM.2014.2344333 DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2014.2344333
I. Daubechies, Ten Lectures on Wavelets. Society for Industrial and Applied Mathematics, 1992. [Online]. Available: http://epubs.siam.org/doi/abs/10.1 137/1.9781611970104 DOI: https://doi.org/10.1137/1.9781611970104
J. A. De la O Serna, “Dynamic phasor estimates for power system oscillations,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 56, no. 5, pp. 1648–1657, 2007. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1109/TIM.2007.904546 DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2007.904546
M. A. Platas-Garza and J. A. De la O Serna, “Dynamic phasor and frequency estimates through maximally flat differentiators,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 59, no. 7, pp. 1803–1811, 2010. [Online]. Available: http://dx.doi. org/10.1109/TIM.2009.2030921 DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2009.2030921
M. Vetterli, K. Kovacevic, and V. K. Goyal, Foundations of Signal Processing, 3rd ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press,2014, available at http:// www.fourierandwavelets.org/. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9781139839099
