Eaton Waveforms Overview a pokročilá analýza

 

Vlnové tvary nadview

• Průběhy jsou základem pro reprezentaci a analýzu elektrických signálů v systémech, jako je výkonová elektronika, řídicí systémy a vestavěný hardware. V elektrotechnice je pochopení charakteristik a chování různých typů průběhů nezbytné pro návrh, provoz a řešení problémů s obvody a systémy, které generují, přenášejí nebo manipulují s elektrickou energií.
  a informace.
• V elektronice se tento termín obvykle používá pro časově proměnný objem.tagzvuky, proudy nebo elektromagnetická pole. V akustice se obvykle používá pro ustálené periodické zvuky – změny tlaku ve vzduchu nebo jiných médiích. V těchto případech je tvar vlny atributem nezávislým na frekvenci, amplitude nebo fázový posun signálu.
• Průběh elektrického signálu lze vizualizovat osciloskopem nebo jakýmkoli jiným zařízením, které dokáže zachytit a vykreslit jeho hodnotu v různých časech s vhodnými měřítky v časové a hodnotové ose. Elektrokardiograf je lékařský přístroj, který zaznamenává průběh elektrických signálů spojených s tlukotem srdce a tento průběh má důležitou diagnostickou hodnotu. Generátory průběhů, které mohou vydávat periodický objemový signál.tage nebo proud s jedním z několika průběhů, jsou běžným nástrojem v elektronických laboratořích a dílnách.
• Elektrické průběhy jsou vizuální znázornění změny objemutage a proud v čase. Jednoduše řečeno, pokud to znázorníme na grafu, pak tento objemtage nebo změny proudu na ose x v závislosti na čase (t) na ose y by výsledný graf nebo nákres reprezentoval tvar vlny.
• Tato práce se zaměřuje konkrétně na průběhy generované elektrickými signály z hlediska objemutaganalýza e, proudu a frekvence.

Existuje mnoho různých typů elektrických vln, ale obecně je lze rozdělit do dvou odlišných skupin:

• Jednosměrné průběhy: Tyto elektrické průběhy jsou vždy kladné nebo záporné, protékají pouze jedním dopředným směrem a nikdy neprocházejí bodem nulové osy. Běžné jednosměrné průběhy jsou obdélníkové časovací signály, hodinové impulsy a spouštěcí impulsy.
• Obousměrné průběhy: Tyto elektrické průběhy se také nazývají střídavé průběhy, protože se střídají z kladného směru do záporného směru a neustále protínají bod nulové osy. Tato obousměrná povaha jim umožňuje reprezentovat signály střídavého proudu (AC), které jsou základní v rozvodu energie a mnoha elektronických systémech. Běžné příkladyampPatří mezi ně sinusové vlny, trojúhelníkové vlny a pilovité vlny. Tyto průběhy jsou nezbytné v aplikacích, kde se polarita signálu v průběhu času mění, jako například v audio signálech, rádiových přenosech a střídavých (AC) napájecích systémech.

Tabulka 1. Běžné typy průběhů

 Základy analýzy tvarů vln

Analýza tvaru vln je základní koncept ve zpracování signálů, elektrotechnice a různých vědeckých oborech. Zahrnuje zkoumání tvaru a charakteristik signálu v čase.

Klíčové parametry v analýze vlnových křivek jsou:

Popis parametru

• AmpMaximální hodnota tvaru vlny
• Frekvence (f) Počet cyklů za sekundu (Hz)
• Perioda (T) Čas potřebný k provedení jednoho celého cyklu (T = 1/f)
• Fázový posun průběhu v čase
• Vlnová délka Vzdálenost mezi opakujícími se jednotkami tvaru vlny
• Poměr pracovního cyklu doby vysokého signálu k celkové periodě (pro obdélníkové vlny)

Tabulka 2. Klíčové parametry analýzy tvarů vln

Průběh signálu vám může o signálu napovědět mnoho věcí, například:

• Čas a objemtage hodnot signálu
• Frekvence oscilačního signálu
• „Pohyblivé části“ obvodu reprezentované signálem
• Frekvence, s níž se určitá část signálu vyskytuje v porovnání s jinými částmi
• Zda vadná součástka zkresluje signál
• Jaká je část signálu stejnosměrného proudu (DC) nebo střídavého proudu (AC)?

Popis metriky

• RMS (Root Mean Square) Měří výkon signálu
• Rozdíl mezi vrcholy a vrcholy mezi maximem a minimem amplituda
• Poměr činitele výkyvu vrcholu k efektivní hodnotě (RMS)
• THD (Total Harmonic Distortion)
• Měří harmonické zkreslení
• Vlnová délka Měří čistotu signálu
• SNR (poměr signálu k šumu)
• Měří jasnost signálu

Tabulka 3. Klíčové metriky signálu a jejich popisy, běžně používané v analýze a diagnostice signálu

Aplikace
Analýza průběhů je výkonná technika používaná v mnoha oblastech k interpretaci a extrakci smysluplných informací ze signálů. Zde jsou některé klíčové aplikace analýzy průběhů:

1.  Elektrické a energetické systémy
   V oblasti elektrických a energetických systémů hraje analýza průběhů klíčovou roli v zajištění spolehlivosti, účinnosti a bezpečnosti sítě. Inženýři se spoléhají na data průběhů pro monitorování kvality energie, což zahrnuje detekci odchylek od ideálního objemu.tage a proudové průběhy. Tyto odchylky se mohou projevit jako objemtagpoklesy, přepětí nebo harmonické zkreslení; všechny tyto problémy mohou ohrozit výkon zařízení a stabilitu systému. Kromě monitorování kvality je analýza průběhu signálu zásadní pro detekci závad. Zkoumáním tvaru a chování proudu a napětítagDíky průběhům je možné v reálném čase identifikovat zkraty, poruchy izolace nebo poruchy zařízení. Data průběhů navíc podporují analýzu zátěže, což pomáhá dodavatelům energií a správcům budov pochopit vzorce spotřeby, optimalizovat spotřebu energie a plánovat budoucí poptávku.
2.  Zpracování zvuku a řeči
   V oblasti zpracování zvuku a řeči umožňuje analýza tvarů vln strojům interpretovat lidské zvuky a tvoří základ pro technologie, jako je rozpoznávání řeči, redukce šumu a analýza hudby. Pomáhá systémům identifikovat mluvená slova, filtrovat šum v pozadí a analyzovat hudební prvky, jako je rytmus a výška tónu.
3. Lékařská diagnostika
   V lékařské diagnostice je analýza průběhů signálu nezbytná pro monitorování fyziologických signálů. Nástroje jako elektrokardiogramy (EKG) a elektroencefalogramy (EEG) využívají průběhy signálu k detekci srdečních a mozkových onemocnění, což umožňuje neinvazivní diagnostiku a sledování zdravotního stavu v reálném čase.

Oscilografie v energetických systémech

• Osciloskopy jsou jedním z hlavních nástrojů pro analýzu elektrických signálů. Primární informací získanou z tvaru vlny signálu je jeho vizualizace. ampzměny výšky hladiny v čase. Tato schopnost je činí nepostradatelnými pro úkoly, jako je testování, ladění a řešení problémů s elektronickými systémy.
• Oscilografie v energetických systémech označuje použití oscilografů nebo digitálních zapisovačů poruch (DFR) k zachycení a analýze elektrických průběhů – obvykle objemovýchtage a proud – během normálního provozu a zejména během poruch, jako jsou poruchy, spínací události nebo selhání zařízení. Osciloskopy se dodávají v různých typech, z nichž každý je vhodný pro specifické aplikace v elektronice, energetických systémech a analýze signálů.

Zde je rozpis hlavních typů osciloskopů:

1. Analogový osciloskop
   Analogový osciloskop je nejstarší formou tohoto přístroje, vyvinutý na počátku 20. století a široce používaný po druhé světové válce. Pracuje na principu katodové trubice (CRT), kde je elektronový paprsek vychylován horizontálně a vertikálně a sleduje tvar vlny elektrického signálu na fosforeskující obrazovce. Vertikální vychýlení odpovídá objemu.tagsignálu, zatímco horizontální výchylka je řízena časovou základnou, což umožňuje zobrazení průběhu signálu v čase. Jednou z klíčových silných stránek analogových osciloskopů je jejich odezva v reálném čase. Dokážou zobrazovat rychlé přechodové jevy a změny signálu v okamžiku, kdy k nim dochází, což je obzvláště užitečné ve vzdělávacím prostředí a pro rychlou diagnostiku. Chybí jim však schopnost ukládat průběhy signálu nebo provádět digitální analýzu. Jejich objemná konstrukce, omezená přesnost měření a absence paměti je činí méně vhodnými pro moderní aplikace, ale zůstávají cenné pro výuku základních konceptů chování signálu.
2. Digitální paměťový osciloskop (DSO)
   DSO představuje významný pokrok oproti analogovým modelům. Digitalizuje vstupní analogové signály pomocí analogově-digitálních převodníků (ADC), které...ampzpracovávají signál vysokou rychlostí a převádějí jej do digitálního formátu. Tato digitální data jsou poté uložena v paměti, což umožňuje analýzu po zachycení, zoomování, spouštění a porovnávání průběhů.
   Distribuční systémy (DSO) jsou vybaveny mikroprocesory a softwarem, které umožňují širokou škálu funkcí, včetně automatických měření, FFT analýzy a dekódování protokolů. Díky své všestrannosti a přesnosti se široce používají v energetických systémech, vestavěných systémech a výzkumných a vývojových laboratořích.
3.  Digitální fosforový osciloskop (DPO)
   DPO staví na architektuře DSO, ale zavádí vyšší rychlost snímání průběhu a odstupňování intenzity. To znamená, že osciloskop dokáže zachytit a zobrazit tisíce nebo dokonce miliony průběhů za sekundu a vrstvit je s různým jasem, aby indikoval frekvenci jejich výskytu. Tato funkce napodobuje vizuální perzistenci analogových CRT monitorů a zároveň nabízí výhody digitálního zpracování.
   DPO jsou obzvláště účinné pro analýzu jitteru, detekci závad a testování integrity signálu ve vysokorychlostních digitálních systémech. Umožňují inženýrům vizualizovat jemné anomálie, které by konvenční osciloskopy mohly přehlédnout.
4.  Standardy COMTRADE
   • Standard COMTRADE, zkratka pro Common Format for Transient Data Exchange for Power Systems (Společný formát pro výměnu dat o přechodových stavech v energetických systémech), je celosvětově přijatý standard. file Formát určený k ukládání a výměně dat o průběhech signálu zaznamenaných během poruch energetické soustavy. Formát COMTRADE, definovaný normou IEEE C37.111, hraje klíčovou roli v analýze a simulaci elektrických poruch a chování ochranných systémů po události.
   • Tato norma je zásadní, protože zajišťuje interoperabilitu napříč širokou škálou nástrojů a zařízení používaných energetickými společnostmi, výrobci relé a systémovými analytiky. Když dojde k poruche, jako je porucha nebo spínací událost, digitální zapisovače poruch (DFR), ochranná relé a další monitorovací zařízení zachycují data o průběhu signálu s vysokým rozlišením. COMTRADE poskytuje standardizovaný způsob ukládání těchto dat, což umožňuje jejich sdílení a analýzu napříč různými platformami a softwarovými prostředími.
   • Jednou z nejcennějších aplikací systému COMTRADE je analýza po události. Technici používají zaznamenaná data k rekonstrukci sledu událostí, ověření správné funkce ochranných relé a identifikaci jakýchkoli anomálií v chování systému. Tato analýza je klíčová pro zlepšení spolehlivosti a reakceschopnosti ochranných schémat. Kromě toho systém COMTRADE... fileSystémy se široce používají v tréninkových a simulačních prostředích, kde lze reálná rušivá data přehrávat za účelem testování logiky relé, validace modelů systémů nebo školení operátorů a inženýrů v realistických podmínkách.
   • Standardy COMTRADE se vyvinuly, aby vyhověly rostoucí složitosti a datovým požadavkům moderních energetických systémů. Původní verze, představená v roce 1991, používala pro ukládání dat o průběhech signálu a konfiguračních informací jednoduchý formát ASCII. Ačkoli byl tento formát na svou dobu efektivní, měl omezení, pokud jde o velikost dat a flexibilitu. V roce 1999 byl standard aktualizován tak, aby podporoval binární datové formáty, což umožnilo efektivnější ukládání a rychlejší zpracování, stejně jako schopnost zpracovávat více dat.amprychlosti cyklování v rámci jedné datové sady – což je důležitá funkce pro zachycení jak vysokorychlostních přechodových jevů, tak pomalejší dynamiky systému.
   • V roce 2013 společnost COMTRADE zavedla konfiguraci založenou na XML filea schopnost zabalit vše související filedo jednoho ZIP archivu. Toto vylepšení zlepšilo organizaci dat, čitelnost a integraci s moderními softwarovými nástroji. Formát XML také usnadnil programovou analýzu a interpretaci konfiguračních dat, což dále zlepšilo automatizaci a interoperabilitu.
   • Stručně řečeno, COMTRADE je základní standard v oblasti energetických systémů a umožňuje konzistentní, přesné a efektivní zpracování dat o přechodových průběhech. Jeho neustálý vývoj odráží rostoucí požadavky digitálních rozvoden, inteligentních sítí a pokročilých ochranných systémů.

Klíčové komponenty COMTRADE

File Popis rozšíření

• Konfigurace CFG file: definuje názvy kanálů, faktory škálování, sampling rate atd.
• Data DAT file: obsahuje skutečné sampdata LED vlny (ASCII nebo binární)
• HDR (volitelné) záhlaví file: obsahuje metadata o záznamovém zařízení nebo události
• INF (volitelné) Informace file: poskytuje další kontext nebo komentáře

Obrázek 1. Pracovní postup analýzy událostí energetické soustavy v nástroji COMTRADE

Pokročilé techniky analýzy vlnových délek

• Modern power systems are becoming increasingly complex due to the integration of renewable energy sources, power electronics, and smart grid technologies. These advancements introduce new challenges in monitoring, protection, and control, particularly in the accurate analysis of electrical waveforms. Traditional signal processing methods often fall short in detecting subtle anomalies, transient disturbances, or nonlinear behaviors in voltage a průběhy proudu.
• Pokročilé techniky analýzy průběhů nabízejí výkonné nástroje pro řešení těchto výzev. Umožněním adaptivní a inteligentní analýzy signálů energetické soustavy s vysokým rozlišením tyto metody zlepšují detekci poruch, hodnocení kvality energie a monitorování stability systému. Tato bílá kniha zdůrazňuje nejúčinnější techniky, které transformují analýzu průběhů v moderních energetických systémech.

Klíčové techniky pro analýzu průběhů energetické soustavy

1. Rychlá Fourierova transformace (FFT)
   FFT je základní technika ve zpracování signálu, široce používaná pro analýzu frekvenčního složení elektrických průběhů. V energetických systémech se FFT používá především k identifikaci a kvantifikaci harmonických složek v objemu...taga proudové signály. Transformací signálů z časové domény do frekvenční domény FFT odhaluje přítomnost harmonického zkreslení, které je zásadní pro posouzení kvality energie a shodu s normami, jako je IEEE 519.
   Přestože je FFT vysoce efektivní a přesná pro stacionární signály, předpokládá, že se charakteristiky signálu v čase nemění. To ji činí méně vhodnou pro analýzu přechodových nebo časově proměnných jevů, kde mohou být vhodnější jiné techniky.
2.  Vlnková transformace (WT)
   WT řeší omezení FFT tím, že nabízí časově-frekvenční reprezentaci signálů. Na rozdíl od FFT, která používá pevné sinusové bázové funkce, WT používá škálovatelné a přeložitelné vlnky, které se přizpůsobují charakteristikám signálu.
   To umožňuje analýzu s více rozlišeními, což je ideální pro detekci přechodových jevů, jako jsou poruchy, spínací operace a údery blesku. V energetických systémech je WT obzvláště cenná pro detekci a lokalizaci poruch, protože dokáže přesně určit čas a frekvenci poruch. Její schopnost analyzovat jak vysokofrekvenční přechodové jevy, tak nízkofrekvenční trendy z ní činí všestranný nástroj pro moderní monitorování sítě.
3. Analýza nezávislých komponent (ICA)
   ICA je statistická technika používaná k oddělení vícerozměrného signálu na aditivní, nezávislé složky. V energetických systémech se ICA používá k izolaci zdrojů rušení nebo šumu od naměřených dat, zejména ve vícefázových systémech nebo senzorových polích. Identifikací statisticky nezávislých zdrojů ICA zvyšuje srozumitelnost dat o průběhu a zlepšuje přesnost následné analýzy. Běžně se používá při monitorování kvality energie, detekci poruch a odšumování signálu.
4.  Techniky založené na strojovém učení
   S nástupem velkých dat a inteligentních systémů se strojové učení stalo nedílnou součástí analýzy průběhů. Techniky jako konvoluční neuronové sítě (CNN) a sítě s dlouhou krátkodobou pamětí (LSTM) jsou schopny učit se složité vzory přímo ze surových dat o průběhech. Tyto modely se používají pro širokou škálu aplikací, včetně automatizovaných...
   klasifikace poruch, detekce anomálií, předpovídání zátěže a prediktivní údržba. Strojové učení nabízí výhodutagdíky své přizpůsobivosti a škálovatelnosti je to výkonný nástroj pro moderní analýzu energetických systémů.

Obrázek 2. Analýza průběhů v energetických systémech

Harmonická analýza

• V energetických systémech se harmonické vztahují k objemutagnebo proudové průběhy, které se vyskytují na frekvencích, jež jsou celočíselnými násobky základní frekvence systému – typicky 50 Hz v zemích jako Indie nebo 60 Hz ve Spojených státech. Tyto harmonické složky se překrývají se základním průběhem a zkreslují jeho ideální sinusový tvar. Například druhá harmonická v systému s frekvencí 50 Hz by se objevila při 100 Hz, třetí při 150 Hz atd. Jak se tyto vysokofrekvenční složky hromadí, mění symetrii a hladkost průběhů, což vede k řadě problémů s kvalitou energie.
• Primárními zdroji harmonických v moderních elektrických sítích jsou nelineární zátěže. Jde o zařízení, která odebírají proud v náhlých pulzech, nikoli plynulým sinusovým způsobem. Běžný příkladampPatří mezi ně frekvenční měniče (VFD), které se používají k regulaci otáček motoru, a nepřerušitelné zdroje napájení (UPS), které zajišťují nepřetržité napájení běhemtaga širokou škálu elektronických zařízení, jako jsou počítače, tiskárny a LED osvětlení. Významně přispívají i střídače používané v solárních a větrných energetických systémech, zejména s rostoucím podílem obnovitelných zdrojů energie v síti.
• Přítomnost harmonických v energetické soustavě není jen teoretickým problémem – má hmatatelné a často nákladné důsledky. Harmonické zkreslení může vést k přehřátí transformátorů, motorů a kabelů, což snižuje jejich životnost a účinnost. Ochranná relé, která jsou navržena tak, aby reagovala na specifické charakteristiky průběhu signálu, mohou v přítomnosti zkreslených signálů selhat nebo nemusí správně fungovat. Harmonické navíc zvyšují ztráty v systému a mohou vytvářet rezonanční podmínky, kdy jsou určité frekvence... ampohroženo, což by mohlo způsobit vážné poškození zařízení.
• Vzhledem k těmto rizikům se harmonická analýza stává kritickým aspektem monitorování a návrhu energetických systémů. Umožňuje inženýrům
  posoudit rozsah zkreslení, identifikovat jeho zdroje a implementovat vhodné strategie pro jeho zmírnění. Jedním z nejpoužívanějších nástrojů pro tento účel je FFT. Tato matematická technika rozkládá složitý průběh vlny na jeho jednotlivé frekvenční složky a odhaluje velikost a fázi každé harmonické. FFT je obzvláště účinná pro analýzu stacionárních signálů, kde charakteristiky průběhů vlny zůstávají v čase relativně konstantní.

 Proces harmonické analýzy web aplikace

Postup krok za krokem

• Zachycení nebo příjem signálu (např. z COMTRADE nebo senzoru)
• Rozdělte signál do snímků (např. 1024 samp)
• Aplikujte funkci okna na každý rámec
• Provedení FFT na rámu okna
• Vizualizace nebo analýza frekvenčního spektra

Tipy pro efektivitu paměti

• Pro zvýšení výkonu použijte typovaná pole (Float32Array, Float64Array).
• Znovu použít vyrovnávací paměti namísto realokace
• Vyhněte se zbytečným kopiím dat nebo serializaci JSON

Funkce knihovny Velikost Poznámky

• fft.js Čistý JS FFT Malá rychlá typovaná pole
• DSP.js FFT + filtry Střední Vhodné pro audio
• Meyda Audio nabízí velké vestavěné reproduktory Web Zvukové API

Tabulka 5. Knihovny pro FFT v JS 

Obrázek 3. Proces harmonické analýzy na Web Aplikace

1.  Akvizice signálu
   • Načítání a parsování dat COMTRADE
     Proces získávání signálů začíná backendovou službou, která přijímá nebo přistupuje k COMTRADE. files, které obvykle zahrnují konfiguraci file (.CFG) a datový soubor file (.DAT). Soubor .CFG file se analyzuje za účelem extrakce metadat, jako například:
   • Počet kanálů
   • Sampsazba lingu
   • Názvy kanálů
   • Škálovací faktory
     Soubor .DAT file obsahuje skutečně zaznamenané hodnoty signálu. Tyto hodnoty jsou škálovány pomocí extrahovaných faktorů pro převod nezpracovaných digitálních údajů do smysluplných fyzikálních jednotek, jako jsou volty nebo amperes.
     Jakmile jsou data časové řady extrahována a strukturována, jsou serializována do formátu JSON. Každý záznam obsahuje časový údaj.amp a odpovídající hodnoty pro každý kanál. Tato strukturovaná data jsou poté zpřístupněna frontendu prostřednictvím koncového bodu RESTful API.
   • Vykreslování sinusového průběhu na základě kanálů
     Na front-endu si uživatelé mohou vybrat specifické parametry nebo kanály – například VGA, VBA a další – pro vizualizaci svých průběhů. Tyto parametry obvykle představují objem (objem).tagměření proudu z různých fází nebo míst v energetické soustavě. Napříkladampten:
   • VGA: Hlasitosttage na fázi A na svorkovnici generátoru
   • VBA: Svazektage na fázi A na sběrnici
     Rozbalovací nebo seznamové rozhraní umožňuje uživatelům vybrat si z dostupných kanálů. Po výběru se vykreslí odpovídající časová řada dat, která obvykle zobrazuje sinusové průběhy za normálních provozních podmínek.
2. Okna
   Po vykreslení sinusového průběhu se uživatelům zobrazí grafické rozhraní pro výběr malého okna – obvykle jednoho celého cyklu průběhu. To se provádí pomocí přetahovatelného nebo měnitelného výběrového pole nad grafem.
   Jakmile je okno vybráno:
   • Odpovídající podmnožina dat časové řady je extrahována
   • Pro zúžení hran signálu se použije okenní funkce (například Hann nebo Hamming).
   • Signál okna je poté připraven pro výpočet FFT.
   • Tento krok je klíčový v energetických systémech, kde jsou signály periodické. Výběr přesně jednoho cyklu zajišťuje, že FFT zachytí základní frekvenci a harmonické s minimálním zkreslením, zatímco okenní funkce snižuje spektrální únik.
3. Výpočet rychlé Fourierovy transformace
   • Pro převod signálu z časové domény do frekvenční domény se používá rychlá Fourierova transformace (FFT). To odhaluje harmonický obsah signálu. FFT se vypočítá pomocí následujícího vzorce:
     X[k] = Σ (x[n] * e^(-j²πkn/N)) pro n = 0 až N-1
     Kde:
   • X[k] je k-tá frekvenční složka
   • x[n] je n-tá časová doména sample
   • N je celkový počet samples
   • j je imaginární jednotka
     Ve fft.js se FFT počítá pomocí algoritmu Cooley-Tukey, který rekurzivně rozděluje DFT o velikosti NN na menší DFT.
     Následuje zjednodušený překladview procesu:
   • Příprava vstupů
   • Vstupní signál je obvykle pole reálných čísel
     • Pokud je signál pouze reálný, je převeden na komplexní pole; každá hodnota se stane komplexním číslem s imaginární částí 0
   • Permutace bitového obrácení
     Vstupní pole je specifickým způsobem přeskupeno (bit-reversal order) pro přípravu rekurzivních kroků FFT.
   • Výpočet motýlů
     Jádrem algoritmu FFT je kombinování dvojic hodnot pomocí motýlí operace:
   • u=x[n]t=x[n+m]•e−j²πNkx[n]=u+tx[n+m]=u−tutx[n]x[n+m]
   • =x[n]=x[n+m]•e−jN2πk=u+t=u−t
     Toto se opakuje v stages, pokaždé zdvojnásobující velikost sub-DFT
   • Výstup
     Výsledkem je pole komplexních čísel reprezentujících ampšířka a fáze každé frekvenční složky
4. Vizualizace
   Posledním krokem je vizualizace, kde jsou data ve frekvenční doméně vykreslena do interaktivního a interpretovatelného formátu pomocí ECharts, výkonné knihovny pro tvorbu grafů založené na JavaScriptu.
   Jakmile je FFT vypočítána, výsledné frekvenční spektrum – obvykle sestávající z hodnot magnitudy napříč frekvenčními intervaly – se přenese do grafů. Uživatelé mohou view tato data jako:
   • Spojnicové grafy
   • Sloupcové grafy
   • Teplotní mapy

ECharts podporuje interaktivní funkce, jako je zoomování, popisky, legendy a responzivní rozvržení, což je ideální pro detailní zkoumání charakteristik signálu. Tato vizualizace je nezbytná pro identifikaci vzorců, detekci anomálií a informované rozhodování na základě frekvenčního složení signálu – například pro rozpoznání harmonických, šumu nebo neočekávaných frekvenčních špiček.

 Strategie pro zmírnění harmonických složek
S vývojem energetických systémů s integrací nelineárních zátěží a obnovitelných zdrojů energie se harmonické zkreslení stalo kritickým problémem. Harmonické mohou vést k přehřátí zařízení, výpadku ochranných zařízení a zvýšeným ztrátám v systému. Pro řešení těchto problémů bylo vyvinuto několik strategií pro zmírnění těchto problémů, z nichž každá je vhodná pro různé konfigurace systému a harmonické.files.

1. Pasivní filtry
   Pasivní filtry patří mezi nejtradičnější a nejpoužívanější řešení pro potlačení harmonických. Tyto filtry se skládají z induktorů a kondenzátorů konfigurovaných tak, aby tvořily rezonanční obvody naladěné na specifické harmonické frekvence. Po připojení k napájecí soustavě poskytují nízkoimpedanční cestu pro cílové harmonické, čímž je efektivně odvádějí od citlivých zařízení. Pasivní filtry jsou sice cenově dostupné a snadno se implementují, ale jsou fixní a nemusí se dobře přizpůsobovat proměnlivým harmonickým podmínkám. Nesprávné ladění může navíc vést k problémům s rezonancí, potenciálně... ampspíše oživující než zmírňující zkreslení.
2.  Aktivní výkonové filtry (APF)
   APF představují dynamičtější přístup k potlačování harmonických. Tato zařízení využívají výkonovou elektroniku k nepřetržitému monitorování systému a vstřikování kompenzačních proudů, které ruší nežádoucí harmonické. Na rozdíl od pasivních filtrů se APF dokáží přizpůsobit změnám zátěže a obsahu harmonických v reálném čase. Jsou obzvláště účinné v prostředích s kolísavou nelineární zátěží, jako jsou průmyslové závody nebo datová centra. Jejich složitost a vyšší náklady však mohou být překážkou pro široké přijetí, zejména v menších instalacích.
3.  Hybridní filtry
   Hybridní filtry kombinují silné stránky pasivních i aktivních filtračních technik. Pasivní filtr se obvykle používá ke zpracování nižších harmonických, zatímco aktivní filtr řeší vyšší nebo dynamicky se měnící harmonické. Tato kombinace poskytuje vyvážené řešení, které nabízí jak nákladovou efektivitu, tak i přizpůsobivost. Hybridní filtry jsou obzvláště užitečné v systémech, kde se vyskytují problémy s harmonickými.filejsou částečně předvídatelné, ale stále podléhají občasným změnám.

Závěr

• Pokročilá analýza průběhů je základním kamenem moderního inženýrství, zejména v energetických systémech, kde umožňuje přesné monitorování, detekci poruch a optimalizaci složitých elektrických sítí. Techniky jako FFT, WT, EMD, HHT, ICA a modely strojového učení umožňují inženýrům odhalovat skryté vzorce a zajistit spolehlivost systému.
• Harmonická analýza je zásadní pro udržení kvality energie, protože harmonické z nelineárních zátěží mohou zkreslovat průběhy a poškozovat zařízení. Nástroje jako FFT a analýza založená na waveletech jsou nezbytné pro identifikaci a zmírnění těchto zkreslení.
• Hluboké pochopení elektrických parametrů – objemtage, proud, frekvence, harmonické a přechodové jevy – jsou zásadní pro posouzení stavu systému. Tyto poznatky sahají za hranice energetických systémů do oblastí, jako je zpracování zvuku a lékařská diagnostika, kde analýza průběhů signálu podporuje aplikace, jako je rozpoznávání řeči a interpretace EKG.
• Standard COMTRADE zajišťuje konzistentní ukládání a analýzu dat o přechodných frekvencích, podporuje diagnostiku po událostech a integraci inteligentních sítí. Strategie pro zmírnění harmonických frekvencí, včetně pasivních, aktivních a hybridních filtrů, dále zvyšují stabilitu a shodu systému s předpisy.
• Jádrem tohoto analytického procesu je sběr signálu, následovaný dekompozicí založenou na FFT a vizualizací pomocí grafů a časově-frekvenčních grafů. Tyto nástroje transformují nezpracovaná data do praktických poznatků a umožňují inženýrům detekovat anomálie, optimalizovat výkon a činit informovaná rozhodnutí.
• Analýza průběhů se neustále vyvíjí jako transformační síla, která pohání chytřejší, bezpečnější a odolnější systémy napříč odvětvími.

O společnosti Eaton
Eaton je společnost zabývající se inteligentním řízením energie, která se věnuje ochraně životního prostředí a zlepšování kvality života lidí na celém světě. Vyrábíme produkty pro datová centra, energetické společnosti, průmysl, obchod, strojírenství, rezidenční sektor, letecký průmysl a oblast mobility. Řídíme se naším závazkem podnikat správně, fungovat udržitelně a pomáhat našim zákazníkům s řízením energie – dnes i v budoucnu.

Využíváním globálních růstových trendů elektrifikace a digitalizace urychlujeme přechod planety na obnovitelné zdroje energie, pomáháme řešit nejnaléhavější světové problémy v oblasti správy energie a budujeme udržitelnější společnost pro lidi dneška i pro budoucí generace. Společnost Eaton byla založena v roce 1911 a na newyorské burze je kótována již více než sto let. V roce 2024 jsme vykázali tržby ve výši 24.9 miliardy dolarů a sloužíme zákazníkům ve více než 160 zemích.
Pro více informací navštivte Eaton.com

Reference

1. Harmonická analýza a Fourierova transformace – Marylandská univerzita
2. Zdroje pro analýzu signálů – Univerzita Severní Karolíny ve Wilmingtonu
3. Poznámky k přednáškám o harmonické analýze – University of Illinois v Urbana–Champaign
4. Harmonická analýza se symetrickými fázorovými složkami prostoru – IEEE Xplore
5. Aplikace a praktické aspekty monitorování synchronizovaných průběhů – PAC World
6. Elektrické tvary vln a typy elektrických signálů – Elektronické tutoriály

Pro více informací navštivte

• Eaton.com/BrightlayerDataCenters
• Eaton.com/foreseer

© 2025 Eaton
Všechna práva vyhrazena
Vytištěno v Singapuru
Publikace č. WP027030EN / SMC září 2025

Eaton je registrovaná ochranná známka.
Všechny ostatní ochranné známky jsou majetkem příslušných vlastníků.

Často kladené otázky

Jaké jsou některé běžné typy průběhů?

Mezi běžné typy průběhů patří sinusová vlna, obdélníková vlna, trojúhelníková vlna a pilovitá vlna.

Jaké informace lze získat z analýzy vlnových křivek?

Analýza tvaru vlny poskytuje vhled do charakteristik signálu, jako například ampšířka pásma, frekvence, perioda, fáze, efektivní hodnota (RMS), hodnoty peak-to-peak, činitel výkyvu, THD a poměr signálu k šumu (SNR).

Dokumenty / zdroje

Eaton Waveforms Overview a pokročilá analýza [pdfUživatelská příručka Vlnové tvary nadview a pokročilá analýza, průběhy vln, nadview a pokročilá analýza, pokročilá analýza, analýza

Reference

• Uživatelská příručka