ТЕОРЕТИЧНІ ЗАСАДИ ТА ЗАДАЧІ РОЗПІЗНАВАННЯ ГАРМОНІЧНИХ СИГНАЛІВ ТА ОБРАЗІВ НА ОСНОВІ ОЦІНКИ ХЕММІНГОВОЇ ВІДДАЛІ

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.Розв'язано задачу розпізнавання гармонічних сигналів та образів на основі оцінки Хеммінгової віддалі, що виникає під час виникнення збурень у високовольтних лініях електропересилень типу накидів, замикань на землю та запусків потужних електроприладів. Проаналізовано основні переваги та недоліки виробників мікроконтролерних засобів релейного захисту. Розроблено теоретичні засади диференціально-різницевого алгоритму розпізнавання накидів і коротких замикань у лініях електропересилань. Розроблено структуру та функціональну схему спецпроцесора розпізнавання збурень у високовольтних лініях електропересилань на основі кореляційної оцінки Хеммінгової віддалі. Проведено дослідження часової складності спецпроцесора визначення Хеммінгової віддалі у теоретико-числовому базисі Радемахера. Виконано постановку задачі динамічного опрацювання цифрових сигналів на основі визначення Хеммінгової віддалі до джерела акустичних сигналів. Розроблено принципи структурної побудови та структурних рішень спецпроцесора кореляційного опрацювання акустичних сигналів. Розроблено структурні рішення спецпристрою визначення Хеммінгової віддалі у базисах Радемахера та Хаара, його структуру та базові компоненти. Сформовано принципи роботи спецпроцесора визначення Хеммінгової віддалі у теоретико-числових базисах Радемахера та Хаара

МЕТОД РОЗПІЗНАВАННЯ ТА ІДЕНТИФІКАЦІЇ НАКИДІВ І ЗАМИКАНЬ НА ЗЕМЛЮ У ВИСОКОВОЛЬТНИХ ЛІНІЯХ ЕЛЕКТРОПЕРЕСИЛАНЬ

Theoretical principles of image recognition methods based on algebraic, structural, geometric, statistical, correlation and spectral analyses are highlighted; their systemic characteristics are substantiated. It is shown that the most effective of these methods are the methods of estimation of the Euclidean and Hamming distances, which are simpler while implementing compared with the metrics of Minkowski, Mahalanobis, Rogers-Tanimoto, Jaccard, Gower, Zhuravliov, Voronin, Mirkin, Bray-Curtis and others. The differential-difference method for recognition of load surges and ground faults is proposed. It is implemented according to the algorithm for digital harmonic signal processing, which includes building digitograms of phase currents with a constant sampling and quantization step, which are analysed in quadratic space with half-period interval of harmonic frequency. In addition, the quality of the harmonic signal remains unchanged both before and after short circuit, as after the load surge the amplitudes of the phase currents are increased without distorting their harmonic signals. In case of ground fault, there is the amplitude jump in the phase current and a significant distortion of the harmonic signal with the interval of several periods and with an exponential component of power damping. Structural and system characteristics of the following components (analog-to-digital converter, the multi-bit shift register, the structure of the logical elements "Exclusive OR", digital multiplier and special processor for calculating the threshold value of the pulse-quadratic function, which identifies load surges and ground fault) of the device for load surges and ground fault recognition are explored. The information technology for designing structural solutions of special processor of relay protection of high-voltage power transmission lines is described. The existing relay protection means based on hardware and software-hardware microprocessor controllers of digital security are systemized. The components of the special processor are classified and their characteristics related to 6 kV power transmission lines are substantiated. The time diagrams of the rectified values of voltage phase, current and load surges phase difference Δφ, short circuits and powerful electric motors launching in high voltage power transmission lines are shown.Изложены теоретические основы методов распознавания образов на основе алгебраического, структурного, геометрического, статистического, корреляционного, спектрального анализов и обоснованы их системные характеристики. Предложен дифференциально-разностный метод распознавания накидов и замыканий на землю, который выполняется согласно алгоритму обработки цифровых гармонических сигналов, включая: формирование цифрограмм фазных токов с постоянным шагом дискретизации и квантирования, которые анализируются в квадратичном пространстве на интервале одного полупериода гармоничной частоты. Исследованы структуры и системные характеристики следующих компонентов устройства распознавания накидов и замыканий на землю: АЦП развернутого типа, многоразрядного регистра сдвига, структуры логических элементов "Исключительное ИЛИ", цифрового умножителя и спецпроцессора вычисления порогового значения импульсно-квадратичной функции, который идентифицирует накид или замыкание на землю. Изложена информационная технология проектирования структурных решений спецпроцессора релейной защиты высоковольтных линий электропередач. Систематизированы существующие средства релейной защиты на основе аппаратных и программно-аппаратных микропроцессорных контроллеров цифровой защиты. Классифицированы компоненты спецпроцессора и обоснованы их характеристики, ориентированные на линии электропередач 6 кВ. Продемонстрированы временные диаграммы выпрямленных значений фазных напряжений, тока и разности фаз Δφ при накиде, коротком замыкании и запуске мощных электродвигателей в высоковольтных ЛЭП.Викладено теоретичні засади методів розпізнавання образів на основі алгебраїчного, структурного, геометричного, статистичного, кореляційного, спектрального аналізів та обґрунтовано їх системні характеристики. Запропоновано диференціально-різницевий метод розпізнавання накидів і замикань на землю, який виконується згідно з алгоритмом опрацювання цифрових гармонічних сигналів, що включає: формування цифрограм фазних струмів з постійним кроком дискретизації та квантування, які проаналізовано у квадратичному просторі на інтервалі одного півперіоду гармонічної частоти. Досліджено структури та системні характеристики таких компонентів пристрою розпізнавання накидів та замикань на землю: АЦП розгорнутого типу, багаторозрядного регістра зсуву, структури логічних елементів "Виключне АБО", цифрового перемножувача та спецпроцесора обчислення порогового значення імпульсно-квадратичної функції, яка ідентифікує накид або замикання на землю. Викладено інформаційну технологію проектування структурних рішень спецпроцесора релейного захисту високовольтних ліній електропересилань. Систематизовано наявні засоби релейного захисту на основі апаратних та програмно-апаратних мікропроцесорних контролерів цифрового захисту. Класифіковано компоненти спецпроцесора та обґрунтовано їх характеристики, орієнтовані на лінії електропересилань 6 кВ. Продемонстровано часові діаграми випрямлених значень фазної напруги, струму та різниці фаз Δφ під час накидів, коротких замикань та запуску потужних електродвигунів у високовольтних ЛЕП

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОНЕНТОВ МИКРОЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Розроблено швидкодіючі алгоритми (максимум 1-2 періоди промислової частоти) виявлення та інваріантної ідентифікації перехідних процесів у лініях електропересилань (ЛЕП) типу накидів, коротких замикань та запуску потужних електроприводів (ПЕД), на основі яких визначено функції пристрою релейного захисту високовольтних ліній електропересилань. Подано структуру малогабаритного, мікроелектронного швидкодіючого пристрою релейного захисту з розширеними функціональними можливостями розпізнавання накидів та захисту високовольтних ЛЕП від коротких замикань, здійснено синтаксис його функцій. Це дало змогу успішно застосовувати розроблений метод та пристрій для одночасного розпізнавання накидів, коротких замикань та пуску потужних електроприводів. Викладено інформаційну технологію проектування структурних рішень спецпроцесора релейного захисту високовольтних ліній електропересилань. Систематизовано наявні засоби релейного захисту на основі апаратних та програмно-апаратних мікропроцесорних контролерів цифрового захисту. Класифіковано компоненти спецпроцесора та обґрунтовано їх характеристики, орієнтовані на лінії електропересилань 6 кВ. Продемонстровано часові діаграми випрямлених значень фазної напруги, струму та різниці фаз Δφ при накидах, коротких замиканнях та запуску потужних електродвигунів у високовольтних ЛЕП.An actual task at creation of the modern informative checking of technological parameters systems and creation of devices of quality control is development of theoretical principles of the cross-correlation working of harmonic signals that describe the technological parameters of objects. The especially important task of recognition of harmonic signals is authentication of their distortions in the high-voltage power systems in the case of occurring of short circuits, that causes the change of their cross-correlation and spectral descriptions. The fast-acting algorithms (at most 1-2 periods of industrial frequency) of exposure and invariant authentication of transients are worked out in the lines of electricity transmission (LET) as load surge, short circuits and start of powerful electric engines (PЕE) on the basis of that the functions of relay defence device of high-voltage lines of electricity transmission. The given structure of a small, microelectronic fast-acting device of relay defence is with the extended functional possibilities of recognition of load surge and defence of high-voltage lines of electricity transmission from short circuits, the syntax of his functions is carried out. This device can be used for recognition of load surge and short circuits of invariant to the size of increase currents in the separate phases of electric lines. It allowed successfully applying the worked out method and a device for simultaneous recognition of load surge, short circuits and starting of powerful electromechanics engines. The information technology of designing structural solutions of relay protection special processor for high-voltage electricity transmission lines is presented. Existing means of relay protection based on hardware and software-hardware microprocessor controllers of digital protection are systematized. Special processor components are classified and their characteristics referring to 6 kV electricity transmission lines are substantiated. The paper has shown sentinel diagrams of the straightened values of phase tension, current and difference of Δφ phases at load surge, short circuits and start of powerful electric motors in high-voltage lines of transfer electricity.Разработаны быстродействующие алгоритмы (максимум 1-2 периода промышленной частоты) выявления и инвариантной идентификации переходных процессов в линиях электропередач (ЛЭП) типа накидов, коротких замыканий и запуска мощных электроприводов (МЭД), на основе которых определены функции устройства релейной защиты высоковольтных линий электропередач. Представлена структура малогабаритного, микроэлектронного быстродействующего устройства релейной защиты с расширенными функциональными возможностями распознавания накидов и защиты высоковольтных ЛЭП от коротких замыканий, осуществлен синтаксис его функций. Это позволило успешно применять разработанный метод и устройство для одновременного распознавания накидов, коротких замыканий и пуска мощных электроприводов. Изложена информационная технология проектирования структурных решений спецпроцессора релейной защиты высоковольтных линий электропередач. Систематизированы существующие средства релейной защиты на основе аппаратных и программно-аппаратных микропроцессорных контроллеров цифровой защиты. Классифицированы компоненты спецпроцессора и обоснованы их характеристики, ориентированные на линии электропередач 6 кВ. Продемонстрированы временные диаграммы выпрямленных значений фазных напряжений, тока и разности фаз Δφ при накидах, коротких замыканиях и запусках мощных электродвигателей в высоковольтных ЛЭП