dc.creator | Rosanelli, Adrion Andrei | |
dc.date.accessioned | 2024-04-18T13:17:16Z | |
dc.date.available | 2024-04-18T13:17:16Z | |
dc.date.issued | 2024-02-16 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31791 | |
dc.description.abstract | Signal resampling is a signal processing technique with several applications, among them,
to improve Sampled Values (SV) signals defined by IEC-61850-9-2, which allows the analysis
of SV signals in a more accurate and robust way for applications such as the power
substations protection. In this sense, this work aims to analyze and compare different resampling
schemes, to validate and explore the feasibility of their use. For this, schemes
proposed by the literature and using conventional methods implemented in simulation are
used. The comparison of these schemes, together with validation of the resampling technique,
are performed in simulations with different SV signals and different implementations,
considering implementations of the signal directly on the network or the signal as a whole,
and evaluating effects such as jitter and random packets loss. To this end, analyzes are carried
out in the time and frequency domains (by FFT) and measurements such as RMS and
computational time. In these analyses, it was observed that resampling allows to reduce
the spectral leakage of SV signals by keeping the relationship between the signal frequency
and sampling frequency constant. This also allows a significant reduction in the RMS error,
from the order of 10−2A without resampling to the order of 10−7A in some schemes, the
most stable in this analysis being the method of “Cubic Spline”. When analyzing the signal
effects, it was observed that jitter and random packet loss do not represent significant
effects in resampling. Considering the implementation of the SV directly on the network,
again the “Cubic Spline” obtained the best performance in the RMS error, and all schemes
provided greater stability in the FFT peak and in the RMS, although it results in a phase
delay in the fundamental component of the signal. Another analysis developed is computational
efficiency, comparing the time of each scheme, in which the best performance was
with conventional methods and the worst with “Modified Sinc”. The last simulation carried
out was a case study evaluating resampling schemes in SV signals captured by MUs from
four manufacturers, in which it was verified that the benefits of resampling are more impactful
in manufacturers 1 and 4, being reduced in other cases, and maintaining a phase
delay in all situations. With these analyzes it is verified that resampling results in greater
precision and robustness of SV signals but adds a processing and phase delay. Among the
schemes analyzed, the one that performed best was the “Cubic Spline”, making resampling
an attractive technique in some SV applications. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Reamostragem | por |
dc.subject | Sampled values | eng |
dc.subject | Simulação | por |
dc.subject | Processamento digital de sinais | por |
dc.subject | IEC 61850-9-2 | por |
dc.subject | Resampling | eng |
dc.subject | Simulation | eng |
dc.subject | Digital signal processing | eng |
dc.title | Análise e simulação da reamostragem de sinais: uma abordagem baseada na IEC 61850-9-2 | por |
dc.title.alternative | Analysis and simulation of signal resampling: an approach based on IEC 61850-9-2 | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | A reamostragem de sinais é uma técnica de processamento digital de sinais com diversas
aplicações, entre elas, aprimorar a qualidade de sinais Sampled Values (SV), definidos
pela norma IEC 61850-9-2, o que permite a análise dos sinais SV de forma mais precisa e
robusta para aplicações como a proteção de subestações de energia. Neste sentido, esta
pesquisa tem como objetivo analisar e comparar diferentes esquemas de reamostragem
para validar e explorar a viabilidade de sua utilização. Para isso são utilizados esquemas
propostos pela literatura e com métodos convencionais de interpolação implementados em
simulação. A comparação desses esquemas, juntamente com a validação da técnica de
reamostragem, são realizadas em simulações com diferentes sinais SV e diferentes implementações,
considerando implementações do sinal diretamente na rede ou o sinal como
um todo, e avaliando efeitos, como o jitter e a perda de pacotes aleatória. Para isso são
realizadas análises no domínio do tempo e da frequência (pela FFT) e de grandezas como
o valor RMS e o tempo computacional. Nessas análises, observou-se que a reamostragem
permite reduzir o vazamento espectral dos sinais SV por manter a relação entre a frequência
do sinal e da amostragem constante. Isso também possibilita uma significativa redução
no erro RMS, da ordem de 10−2A sem reamostragem para ordem de 10−7A em alguns esquemas,
sendo o mais estável nessa análise o método da “Cubic Spline”. Na análise dos
efeitos do sinal observou-se que o jitter e a perda de pacotes aleatória não representam
efeitos significativos na reamostragem. Considerando a implementação do SV diretamente
na rede, novamente a “Cubic Spline” obteve o melhor desempenho no erro RMS, e todos
os esquemas proporcionaram uma maior estabilidade no pico da FFT e no RMS, embora
resulte em um atraso de fase na componente fundamental do sinal. Outra análise desenvolvida
é da eficiência computacional, comparando o tempo de cada esquema, no qual o
melhor desempenho foi com os métodos convencionais e o pior pela “Modified Sinc”. A
última simulação realizada foi de um estudo de caso avaliando os esquemas de reamostragem
em sinais SV capturados por Merging Units (MUs) de quatro fabricantes, no qual
é verificado que os benefícios da reamostragem são mais impactantes nos fabricantes 1
e 4, sendo reduzidos em outros casos, e mantendo um atraso de fase em todas as situações.
Com essas análises verifica-se que a reamostragem resulta em uma maior precisão
e robustez dos sinais SV mas adiciona um atraso de processamento e de fase. Dentre os
esquemas analisados, o que obteve melhor desempenho foi o “Cubic Spline”, fazendo a
reamostragem uma técnica atraente em algumas aplicações dos SV. | por |
dc.contributor.advisor1 | Barriquello, Carlos Henrique | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4127396473202565 | por |
dc.contributor.referee1 | Rutzig, Mateus Beck | |
dc.contributor.referee2 | Chemin Netto, Ulisses | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/6410423388236758 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |