При проверке работоспособности модели использовались два сигнала:
1) Контрольная запись ТНП из файла 3U0 (рис 4.2);
2) Искусственно созданная запись помехи, состоящая из 203 отсчетов смеси гармонического колебания частотой 50 Гц и амплитудой 0,7 и белого шума с дисперсией 0,3.
Из этих двух сигналов была создана тестовая последовательность. На участке с 0 по 203 отсчет она имитирует режим работы без ОЗЗ, но с рассогласованием комплексных сопротивлений изоляции в кабельной сети с мощной нагрузкой (сигнал номер 2 в списке выше). А на участке с 203 по 406 – режим ОЗЗ (сигнал номер 1). Ниже, на рис. 4.4, показан ее вид. Затем тестовая последовательность была подвергнута процедуре обработки, описанной выше в п.п. 1-7. Было найдено отношение сигнал/помеха для каждого из трех фильтров. Выходные отсчеты устройства после интегратора можно рассматривать как оценки энергии процесса на выходе АРСС-фильтра. Поэтому, находя отношение сигнал/помеха для каждого выходного отсчета, мы фактически оцениваем отношение энергий сигнала и помехи на выходе фильтра. Выходные сигналы трех фильтров показаны на рис. 5.8 – 5.10. Отношения сигнал/помеха для этих же фильтров показаны на рис. 5.11.
Рис. 4.4 Вид тестовой последовательности.
Из анализа рисунков можно сделать вывод, что фильтрами из статьи [10] невозможно провести селекцию ТНП при действии помехи в виде аддитивной смеси белого шума и гармонической составляющей с частотой 50 Гц. Фильтр же, синтезированный по фильтрованной последовательности позволяет надежно отличить полезный сигнал от помехи. Было также выяснено, во-первых, что результаты работы фильтров из [10], сильно зависят от применяемой реализации шумового процесса. Во-вторых, режим работы фильтров до замыкания (вид помехи на входе) влияет на поведение фильтра во время обработки ТНП. То есть, оценки, получаемые от устройства на основе этих фильтров статистически неустойчивы. В то же время, сильных колебаний в отношении сигнал/помеха в зависимости от указанных условий эксперимента для синтезированного фильтра не наблюдалось.
В результате экспериментов было выяснено, что порядок синтезированного фильтра должен быть равен 13. Дальнейшее увеличение порядка приводит к незначительному увеличению отношения сигнал/помеха. Так, например, при 30 порядке АР-фильтра увеличение отношения сигнал/помеха по сравнению с фильтром 13 порядка составляет 3,5 дБ. Поэтому в данной ситуации критерием выбора порядка фильтра может служить разумное ограничение объема вычислительных процессов при сохранении требуемого качества фильтрации.
Итак, в процессе проделанной работы был разработан алгоритм синтеза фильтров для селекции ОЗЗ в высоковольтных кабельных сетях, которые позволили бы обнаруживать ОЗЗ не только на фоне белого шума, но и аддитивной смеси белого шума и гармонического колебания. Получены коэффициенты экспериментального фильтра. Предложена структурная схема устройства, реализующая разработанный алгоритм обработки сигнала измерительного трансформатора. Проведено математическое моделирование и проверка работоспособности разработанных алгоритмов и системы при помощи пакета прикладных программ MathCAD.
5. Результаты эксперимента
Рис. 5.1 Спектральная плотность мощности исходного процесса.
Рис. 5.2 Спектральная плотность мощности процесса после весовой обработки окном Натолла с параметрами: a0= 0,3635819, а1= 0.4891775, а2= 0.1365995, а3= 0.0106411.
Рис. 5.3 Спектральная плотность мощности АР-модели 20 порядка исходного процесса.
Рис. 5.4 АЧХ СС-фильтра 2 порядка с коэффициентами b1=-1.375, b2=0.723 (см. рис 4.3)
Рис 5.5 Графики АРСС-моделей:
1) ++++ - контрольная 80 порядка от последовательности, выбеленной АР-фильтром
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.