Instantaneous frequency estimation algorithm for power systems
Other Title(s)
خوارزمية تقدير التردد الفوري لأنظمة الطاقة
Joint Authors
Aziz, A. C. F.
Salim, Hani
Nayil, M.
Source
Journal of Engineering Sciences
Issue
Vol. 50, Issue 1 (31 Jan. 2022), pp.9-24, 16 p.
Publisher
Assiut University Faculty of Engineering
Publication Date
2022-01-31
Country of Publication
Egypt
No. of Pages
16
Main Subjects
Topics
Abstract AR
تتناول هذا البحث موضوع تقدير التردد اللحظي (IF) لنظام الطاقة الذي سيتم استخدامه على سبيل المثال في وحدات قياس الطور (PMUS) المستخدمة للمراقبة والتحكم والحماية.
الهدف الرئيسي هو عمل تقدير دقيق لتردد نظام الطاقة في الوقت الفعلي وبأقل تأخير.
نقدم خوارزمية جديدة تعتمد على تحويل جابور Gabor Transform لتقدير التردد اللحظي.
كما قمنا بمراجعة عدد من خوارزميات تقدير التردد التي تم تناولها في الأبحاث والمقترح تطبيقها في أنظمة الطاقة وهي خوارزمية Zero Crossing وخوارزمية تحويل فورييه المنفصلة ثلاثية المستويات Three Level DFT وخوارزمية التطور التفاضلي Differential Evaluation تم عمل المحاكاة لمقارنة الأداء النسبي للخوارزميات الأربعة.
تشمل هذه الاختبارات اختبار التردد الثابت؛ تتبع التردد المتغير، والاختبار عندما يتغير كل من التردد والسعة، وأيضا عندما تحتوي الإشارة على التوافقيات الثالثة والخامسة والسابعة أو الضوضاء البيضاء أو إشارة التيار المستمر.
كشفت اختبارات المحاكاة أنه في ظل العديد من الظروف، قدمت خوارزمية Gabor أدنى مستوى لـ RMSE تقريبا في جميع الحالات أو على الأقل في المرتبة الثانية تحتاج خوارزمية Gabor إطارا من 4 دورات أو أقل بمعدل أخذ عينات يبلغ ۲۰۰ عينة ثانية لتقدير التردد اللحظي بدقة.
ويمكن من خلال تداخل الإطارات، يمكن حتى استنتاج تقدير دقيق بعد كل دورة.
وجدنا أن خطأ مربع متوسط الجذر (RMSE) يكون صفرا بواسطة خوارزمية Gabor في حالة التردد الثابت، في ظل الظروف المذكورة أعلاه لمعدل أخذ العينات وعدد الدورات.
ومع ذلك، يمكن أيضا الوصول إلى هذا الصفر للـ RMSE من خلال ظروف الإشارة الأخرى إذا تم رفع تردد أخذ العينات و / أو عدد الدورات قليلا.
Abstract EN
This paper deals with the problem of the instantaneous frequency (if) estimation of power systems, to be adopted for example in phasor measurement units (PMUS) used for monitoring, control, and protection.
the main target is to provide an accurate estimation of power system frequency in real time with minimum delay.
we introduce a novel algorithm based on GABOR transform for the estimation of the instantaneous frequency.
also, we review a number of frequency estimation algorithms dealt with in the literature, namely the zero crossing algorithm, the three-level discrete fourier transform algorithm and the differential evolution algorithm.
simulation tests are made to compare the relative performance of the 4 algorithms.
these tests include stationary frequency, the tracking of a changing frequency, the case when both frequency and amplitude are time varying, and also when the signal contains harmonics, white noise or dc component.
simulation tests revealed that under these conditions GABOR algorithm provided the lowest root mean square error (RMSE) almost in all cases.
it takes GABOR algorithm a frame of 4 cycles or less with a sampling rate of 200 samples / s to estimate the instantaneous frequency precisely.
by overlapping the frames an accurate estimation can be even deduced each cycle.
zero RMSE is achieved by GABOR algorithm for stationary frequency case, under the above conditions of sampling rate and number of cycles
American Psychological Association (APA)
Aziz, A. C. F.& Salim, Hani& Nayil, M.. 2022. Instantaneous frequency estimation algorithm for power systems. Journal of Engineering Sciences،Vol. 50, no. 1, pp.9-24.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1393151
Modern Language Association (MLA)
Salim, Hani…[et al.]. Instantaneous frequency estimation algorithm for power systems. Journal of Engineering Sciences Vol. 50, no. 1 (Jan. 2022), pp.9-24.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1393151
American Medical Association (AMA)
Aziz, A. C. F.& Salim, Hani& Nayil, M.. Instantaneous frequency estimation algorithm for power systems. Journal of Engineering Sciences. 2022. Vol. 50, no. 1, pp.9-24.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1393151
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references: p. 22-23
Record ID
BIM-1393151
