基于DSP的電鐵電流信號電壓驟降實(shí)驗(yàn)嘗試

1電壓驟降數(shù)學(xué)模型的建立

在暫態(tài)電能質(zhì)量問題中,采用小波變換對故障起始點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)進(jìn)行定位,以電壓驟降問題為例,用C語言編寫小波變換程序。

由于小波變換算法復(fù)雜,又沒有庫函數(shù)可供調(diào)用,導(dǎo)致所編寫的程序運(yùn)行效率低下,無法進(jìn)行實(shí)時檢測。

因此,本文首先分析了自定義電壓驟降函數(shù)。信號采樣率為1600Hz,共進(jìn)行128點(diǎn)的采樣,電壓驟降發(fā)生在第50點(diǎn)到第100點(diǎn)之間,幅值變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)幅值的0.1倍,電壓驟降數(shù)學(xué)模型如式(1)所示,其波形如圖1所示。

2利用Db4小波對電壓驟降信號的檢測與識別

選用Db4小波函數(shù)對該信號進(jìn)行尺度為3的分解處理,得到其第一層細(xì)節(jié)系數(shù)重構(gòu)圖,如圖2所示。從圖中可以看出:Db4小波可以有效地對電壓驟降信號的起始點(diǎn)與恢復(fù)點(diǎn)進(jìn)行檢測與識別。但由于程序編寫原因,電壓驟降的起始點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)分別定位在第25點(diǎn)和第50點(diǎn)。

3將算法通過DSP運(yùn)用到實(shí)際信號中分析

在采集的電鐵電流信號中,對其中一段電流驟降信號先利用Mat1ab進(jìn)行尺度為3的Db4小波分析,如圖3所示。

由圖3可知,由于信號中噪聲含量過大,無法對電流下降點(diǎn)進(jìn)行定位,因此需要先進(jìn)行去噪處理。

如圖4所示,對去噪后的電流信號進(jìn)行小波變換處理,可以直觀地得到電流下降的時刻點(diǎn)。

但是由于在DSP中,去噪程序運(yùn)行效果差,無法有效去噪,因此沒有成功定位故障點(diǎn)。

4結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)成功定位了自定義電壓驟降信號的起始點(diǎn)與恢復(fù)點(diǎn),對于電鐵電流信號,由于其信噪比太低,只能利用Mat1ab對其進(jìn)行分析,而且還存在以下幾點(diǎn)問題:

(1)程序只能簡單地利用小波變換對故障起始點(diǎn)和恢復(fù)點(diǎn)進(jìn)行定位,并沒有考慮實(shí)際測量時噪聲的干擾:

(2)由于程序運(yùn)行在DSP內(nèi)部SRAM中,其存儲空間較小,造成信號的采樣率低,采樣點(diǎn)數(shù)較少:

(3)需繼續(xù)對程序進(jìn)行優(yōu)化,直至可以對電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時檢測。

總之,本文通過對采集來的某電鐵電流信號進(jìn)行電能質(zhì)量檢測,開展了實(shí)際實(shí)驗(yàn)嘗試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,實(shí)際信號含有大量諧波,雖然存在上述3點(diǎn)問題需要進(jìn)一步研究,但通過應(yīng)用DSP的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)成功檢測到了它的電壓驟降點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了對諧波的實(shí)時檢測,這個實(shí)驗(yàn)嘗試對其他相關(guān)研究具有借鑒作用。