Localización de Distorsiones Armónicas en Sistemas Eléctricos usando Sensado Comprimido

• Amaya Vásquez, Luis ^[1] ; Inga-Ortega, Esteban
  1. [1] Universidad Politécnica Salesiana

     Universidad Politécnica Salesiana

     Cuenca, Ecuador

     
• Localización: Ingeniería y competitividad: revista científica y tecnológica, ISSN 0123-3033, Vol. 24, Nº. 1, 2022 (Ejemplar dedicado a: Ingeniería y Competitividad)
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Location of Harmonic Distortions in Electrical Systems using Compressed Sensing
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• Resumen
  • español

    El presente artículo es un estudio del estado del arte, donde se analiza las ventajas y desventajas de las diferentes técnicas clásicas de procesamiento digital de señales usadas para identificar frecuencias armónicas que distorsiona las formas de onda de voltaje y corriente de una red eléctrica. Tomando como referencia las técnicas clásicas que determinan la distorsión armónica de una señal eléctrica. Se propone una alternativa para la detección de frecuencias armónicas en una forma de onda eléctrica, basada en algoritmos de sensado comprimido; esta técnica extrae una muestra eficiente y reducida de la señal en estudio, dicha muestra es transformada al dominio de la frecuencia mediante una base de transformación que, para el presente caso de estudio es la transformada discreta del coseno (DCT). La señal reducida en el dominio de la frecuencia es sometida a un proceso de optimización no lineal, el cual clasifica los coeficientes, extrae los más representativos y convierte en cero a los menos representativos, es aquí donde salen a relucir de una forma clara y precisa las frecuencias armónicas, inmersas en la forma de onda eléctrica, con las cuales se calcula la distorsión armónica (THD). Este artículo muestra un ejemplo de la técnica de sensado comprimido, para la detección de frecuencias armónicas en una señal sinusoidal teórica la cual está contaminada por armónicos de tercero y quinto orden, se extrae el vector de coeficientes optimizado y se identifica las frecuencias armónicas.

  • English

    This article is a study of the state of the art, where the advantages and disadvantages of the different classical digital signal processing techniques used to identify harmonic frequencies that distort the voltage and current waveforms of an electrical network are analyzed. Taking as a reference the classical techniques that determine the harmonic distortion of an electrical signal, an alternative is proposed for the detection of harmonic frequencies in an electrical waveform, based on compressed sensing algorithms; this technique extracts an efficient and reduced sample of the signal under study, this sample is transformed to the frequency domain by means of a transformation base which, for the present case study is the discrete cosine transform (DCT). The reduced signal in the frequency domain is subjected to a non-linear optimization process, which classifies the coefficients, extracts the most representative ones and makes the least representative ones zero. It is here where the harmonic frequencies, immersed in the electrical waveform come to light in a clear and precise way, with which the harmonic distortion (THD) is calculated. This article shows an example of the compressed sensing technique for the detection of harmonic frequencies in a theoretical sinusoidal signal which is contaminated by third and fifth order harmonics, the optimized coefficient vector is extracted, and the harmonic frequencies are identified.