COMPARATIVE ANALYSIS OF RMS MEASUREMENT METHODS BASED ON SIGNAL SAMPLES APPROXIMATION

Южно-Сибирский научный вестник Pub Date : 2023-06-30 DOI:10.25699/sssb.2023.49.3.024

Андрей Николаевич Серов, А.А. Шатохин, Н.А. Серов, П.К. Макарычев

{"title":"COMPARATIVE ANALYSIS OF RMS MEASUREMENT METHODS BASED ON SIGNAL SAMPLES APPROXIMATION","authors":"Андрей Николаевич Серов, А.А. Шатохин, Н.А. Серов, П.К. Макарычев","doi":"10.25699/sssb.2023.49.3.024","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Среднее квадратическое значение (СКЗ) является одним из наиболее информативных параметров сигналов электрических сетей. Для измерения СКЗ в настоящее время применяются цифровые методы измерения, среди которых наиболее популярен метод, основанный на применении аппроксимирующего полинома нулевого порядка (или метод усреднения квадратов отсчетов). Вместе с тем, возможно применение и других методов измерения, основанных на аппроксимации полиномами более высоких порядков: первого и второго. В статье рассмотрены три цифровых метода измерения СКЗ, основанных на применении аппроксимирующих полиномов нулевого, первого и второго порядков. Разработаны алгоритмы определения СКЗ в случае аппроксимации измеряемого дискретного сигнала с помощью данных аппроксимирующих полиномов. Получены аналитические выражения для оценки методической составляющей погрешности для случая измерения как синусоидального, так и полигармонического сигналов. С помощью имитационного моделирования получены зависимости погрешности измерения от частоты сигнала, начальной фазы, амплитудного значения, общего времени измерения. Полученные зависимости позволили сделать ряд выводов, касающихся способов снижения конечной погрешности измерения. Имитационное моделирование выполнено с применением программ Matlab и Simulink.\n Root mean square value (RMS) is one of the most informative parameters of electrical power signals. To measure RMS, digital measurement methods are currently applied, among which the most popular method is based on the application of an approximating zero-order polynomial (or the method of averaging the squares of samples). At the same time, it is possible to use other measurement methods based on approximation by polynomials of higher orders: the first and second. The paper considers three digital methods for measuring RMS based on the application of approximating polynomials of zero, first and second orders. Algorithms for the RMS determining in the case of approximating the measured discrete signal by using the approximating polynomials have been developed. Analytical expressions are obtained for estimating the methodological component of the error for the case of measuring both sinusoidal and polyharmonic signals. By the simulation modeling, the dependences of the measurement error on the signal frequency, initial phase, amplitude, and total measurement time were obtained. The dependences obtained allowed to draw a number of conclusions regarding ways to reduce the final measurement error. Simulation modeling was performed using the Matlab and Simulink programs.","PeriodicalId":133432,"journal":{"name":"Южно-Сибирский научный вестник","volume":"17 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-06-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Южно-Сибирский научный вестник","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.25699/sssb.2023.49.3.024","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

Среднее квадратическое значение (СКЗ) является одним из наиболее информативных параметров сигналов электрических сетей. Для измерения СКЗ в настоящее время применяются цифровые методы измерения, среди которых наиболее популярен метод, основанный на применении аппроксимирующего полинома нулевого порядка (или метод усреднения квадратов отсчетов). Вместе с тем, возможно применение и других методов измерения, основанных на аппроксимации полиномами более высоких порядков: первого и второго. В статье рассмотрены три цифровых метода измерения СКЗ, основанных на применении аппроксимирующих полиномов нулевого, первого и второго порядков. Разработаны алгоритмы определения СКЗ в случае аппроксимации измеряемого дискретного сигнала с помощью данных аппроксимирующих полиномов. Получены аналитические выражения для оценки методической составляющей погрешности для случая измерения как синусоидального, так и полигармонического сигналов. С помощью имитационного моделирования получены зависимости погрешности измерения от частоты сигнала, начальной фазы, амплитудного значения, общего времени измерения. Полученные зависимости позволили сделать ряд выводов, касающихся способов снижения конечной погрешности измерения. Имитационное моделирование выполнено с применением программ Matlab и Simulink. Root mean square value (RMS) is one of the most informative parameters of electrical power signals. To measure RMS, digital measurement methods are currently applied, among which the most popular method is based on the application of an approximating zero-order polynomial (or the method of averaging the squares of samples). At the same time, it is possible to use other measurement methods based on approximation by polynomials of higher orders: the first and second. The paper considers three digital methods for measuring RMS based on the application of approximating polynomials of zero, first and second orders. Algorithms for the RMS determining in the case of approximating the measured discrete signal by using the approximating polynomials have been developed. Analytical expressions are obtained for estimating the methodological component of the error for the case of measuring both sinusoidal and polyharmonic signals. By the simulation modeling, the dependences of the measurement error on the signal frequency, initial phase, amplitude, and total measurement time were obtained. The dependences obtained allowed to draw a number of conclusions regarding ways to reduce the final measurement error. Simulation modeling was performed using the Matlab and Simulink programs.

查看原文本刊更多论文

基于信号样本近似的均方根测量方法的比较分析

平均二次值(sgc)是网络信号中信息最丰富的参数之一。目前正在使用数字测量方法，其中最流行的方法是采用近似零阶多项式(或平均值计数器)。然而，可能还有其他基于更高阶多项式近似的测量方法:1和2。本文介绍了三种数字测量方法，基于零、一和二阶近似多项式的应用。通过近似多项式数据查找可测量的离散信号，开发了sgc定义算法。分析表达式用于评估误差的方法成分，用于测量正弦和多谐波信号。通过模拟模拟，测量误差与信号频率、初始阶段、振幅值、一般时间的关系得到了一致。由此产生的依赖导致了一系列关于减少最终误差的结论。模拟模拟是由Matlab和Simulink程序执行的。Root mean square value (RMS)是电子力量信号中最重要的信息伙伴之一。* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *在萨姆的时间里，这是高地人多汁的食物基础:第一和第二。在《零》、《第一章和第二章的应用程序》中，有三种不同的数字媒介。在应用程序文件中使用解析器的algoritms是由应用程序开发的。分析特快专递是为介质包的介质包和波利哈蒙签名而设计的。《模拟人生》、《模拟人生》、《模拟人生人生》、《模拟人生人生》、《模拟人生人生》、《模拟人生人生》。《最后的娱乐》的最后一集是《最后的娱乐》的最后一集。模拟模型是一个模拟的Matlab和模拟程序。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文求助全文

来源期刊

Южно-Сибирский научный вестник

自引率

0.00%

发文量