1 (2012-03-24 17:04:08 отредактировано papirius)

Тема: Частота дискретизации

Из всем известного письма "ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО № 91" "РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДКЛЮЧЕНИЮ АНАЛОГОВЫХ И ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ К РЕГИСТРАТОРАМ АВАРИЙНЫХ СОБЫТИЙ (РАС) И ЕГО ПУСКУ ПРИ АВАРИЙНЫХ НАРУШЕНИЯХ В ЭЭС" следующая цитата:
"Наиболее оптимальная частота дискретизации - это 1200 и 1600 Гц. Не рекомендуется брать частоту дискретизации более 2000 Гц."
Чем это обусловлено? Ясно, что чем больше частота дискретизации, тем меньше присоединений можно подключить к одному устройству. Но это не из той оперы. Почему предел - это сороковая гармоника?
Давно интересует данный пункт.

PS Извините, если не в том топике. smile

2

Re: Частота дискретизации

Если не затруднит - напомните дату выхода этого инф. письма.
Во первых, любая нормативка отражает технический уровень за несколько лет до ее выпуска.
Во вторых, любая нормативка отражает пробивание интересов производителей.
Видимо отсекали первых завоевателей рынка с имеющимися техническими параметрами и ставили палки в колеса передовикам мирового рынка для поддержки "отечественного производителя".
Не понял Ваших мыслей

papirius пишет:

чем больше частота дискретизации, тем меньше присоединений можно подключить к одному устройству

По моему здесь все определяется объемом памяти и скоростью передачи информации по шинам процессорного устройства.

3 (2012-03-24 22:23:57 отредактировано papirius)

Re: Частота дискретизации

Long_Ago пишет:

чем больше частота дискретизации, тем меньше присоединений можно подключить к одному устройству

Внешняя ссылка - это как пример. (берите АУРУ - дама в придачу wink smile )
Документ 2001 вроде года, согласен старый, но меня интересует конкретика данного письма по частотам. Какие в принципе гармоники нужно регистрировать и для каких целей? Я в этом не силен.

4

Re: Частота дискретизации

В МП терминалах используются для блокировок дифзащит 2-ая и 5-ая гармоники. О других (более высоких) гармониках не встречал их использование. Использовать РАС для анализа качества может и можно, но . . . ???
Для анализа сигналов приемопередатчиков ВЧ защит дискретность 1 мсек (20 точек на период) соответствует 360/20 = 18 град. Если сканировать реже, то рискуем пропустить угол блокировки.

5 (2012-03-24 23:38:12 отредактировано stoyan)

Re: Частота дискретизации

По теореме Тевенена чтобы сканировать сигнал определенной частоты, частота сканировния должна быть как минимум в два раза выше. Так например для выделения пятой гармоники (250 Гц) нужна частота дискретизации минимум 500 Гц ( в МП РЗА нигде не видел ниже 600 Гц - наверно с Кн=1,2:)). Чем выше частота дискретизации тем точнее воспроизводится сигнал ( соответствено гармоники в нем), но замедляется скорость обработки. При ниской частоте дискретизации менее точно воспроизводится сигнал (особо высшие гармоники) но "время отклика" меньше - быстродействие выше. Так что правильно говорили в

papirius пишет:

ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО № 91

Подбирая частоту дискретизации можно подавлять гармоники кратные чему то (например наскольку помню частоты дискретизации 600 Гц и 1200 Гц подавляют 3-ю гармонику).

6

Re: Частота дискретизации

stoyan пишет:

По теореме Тевенена чтобы сканировать сигнал определенной частоты

Коллега, вы наверное имели ввиду теорему Котельникова (Найквиста)?
На основе указанной вами теоремы мы приводим сложные схемы к простой схеме замещения.

Будешь тише воды, не заметишь, как окажешься ниже травы.

7

Re: Частота дискретизации

когда то интересовался этим вопросом, но уже непомню точно.
там получалось что нет никакой нужды в высоком уровне дискретизации, думаю что коллеги производители могут прояснить ситуацию сегодня.
если например у нас будет 40 самплев в период, то согласно той самой теореме 40/2-1=19, т.е до 19 гармоники, а для алгоритмов защит кому оно надо больше, ну разве что для случая с 24 пульсовым инвертором.
в случае 16, будет 16/2-1, т.е до 7 гармоники, чего в принципе в большинстве случаев хватает.
40х50=2000Гц
16х50=800Гц
ну и посерёдке
1200Гц 24/2-1=11-я гармоника
1600Цг 32/2-1=15-я гармоника.
т.е перекрывают 12 пульсовый инвертер.

вот так думаю и пришли цифры от 1200 до 2000Гц.

8

Re: Частота дискретизации

А вот для отдельных станционых РАС-ов, сегодня и гораздо больше закладывают, там уже по
12кГц вижу, 2.4 и 4.8 уже даже в техзаданиях не проходят.

9

Re: Частота дискретизации

Яков пишет:

Коллега, вы наверное имели ввиду теорему Котельникова (Найквиста)?

Имел ввиду Шеннона, что верно для Котельникова и Найкуиста...

10

Re: Частота дискретизации

ОФФ-просьба:

вот только давайте не будем спорить, кто изобрел радио, лампочку, паровоз и т.д. - у каждой страны/нации свои герои, и они заслужили это...
описался человек...
главное, что вы поняли друг друга smile

11

Re: Частота дискретизации

Long_Ago пишет:

ставили палки в колеса передовикам мирового рынка для поддержки "отечественного производителя".

Так говорите, как будто в этом есть что-то плохое.

12

Re: Частота дискретизации

Если на 100-метровке "отечественный бегун" будет стартовать с середины дистанции, то где стимул бежать в полную силу?

13

Re: Частота дискретизации

Long_Ago>> Во первых, любая нормативка отражает технический уровень за несколько лет до ее выпуска.
Верно, а что изменилось за эти годы?
1) Год выпуска документа 2001. В это время микропроцессорные (МП) РАС уже были не редкостью. А вот скоростные
информационные каналы, способные передавать большие потоки информации, еще и сегодня не "обычное дело".
Маленькая арифметика частота_выбоки*число_каналов*время_записи=объем_данных показывает, что все
крутится вокруг объема данных.
Мощность современных РАС, выполненных нередко на базе промышленных компьютеров (АУРА, Парма, Нева, РЭС...),
выросла настолько (включая и средства хранения HD, твердотельные накопители), что они могут хранить информацию, оцифрованную с большой частотой (SMART_WAMS "РТСофт"), в течении нескольких лет (все-таки не часто происходят аварийные пуски). А вот передается информация с большой скоростью, как правило, только локально, в рамках сети объекта (например, на какой-нибудь АРМ или сервер).

2) За эти годы задачи отдельного РАС переросли в дополнительную (как правило не основную) функцию
МП устройств РЗА. Теперь частота выборки определяется не требованиями к РАС, а внутренней оцифровкой сигналов требуемой для решения основной функции устройства - защита, автоматика (МКПА) или
ОМП(например ИМФ-3). И вновь встал вопрос с объемом информации. Теперь частотой не "поиграешь" - задана из условий выполнения возложенных на устройство задач. Но при необходимости снизить объем хранимой на устройстве информации варьируют временем записи (max 4 сек) и общим числом хранимых одновременно пусков 5-10.

3)Появился МЭК 61850. Появилась (уже реально, а не теоретически) шина процесса (МЭК 61850-9). Теперь оцифрованные выборки (токи и напряжения) передаются по ней с частотами 80 точек на период (период 50 или 60Гц) для одного измерения - "медленный" канал (цифровой поток 80SPC) или 256 точек (256SPC) - "быстрый". Т.о. "медленный" канал 50Гц имеет частоту выборки 4 кГц. В конечном итоге все потоки должны приниматься, обрабатыватся и (возможно) храниться устройствами защиты, приборами учета и т.д. Теперь перед разработчиками стоит задача привести в соответствие внешний поток с внутренними алгоритмами обработки информации, что и успешно делается. Например, как сообщает Внешняя ссылка - "Успешно проведены испытания устройства РЗА и ПА типа ЭКРА 211 0601, типопредставителя серии терминалов ЭКРА 200, производства ООО «НПП «ЭКРА» и волоконно-оптического преобразователя тока и напряжения производства ЗАО «Профотек» на функциональную совместимость по протоколу МЭК 61850-9-2LE.". Смею предположить, что функция РАС в этой защите будет "просто" складывать
входной поток в виде файла, с добавлением внутреннего состояния логических узлов(входов/выходов).

Задавал вопросы по МЭК 61850-9, получал ответы...
А почему именно 80 точек на период? Ответ: так исторически сложилось.
А много это или мало? Ответ: достаточно для решения задач не только защиты, но и учета
с фиксацией качества.
А для чего 256 точек? Ответ: в данный момент такой поток практически никто не использует. Возможно для мониторинга переходных процессов.

Так какая, на сегодня "..Наиболее оптимальная частота дискретизации.."?
Лично я придерживаюсь философской "бритвы Окама" - "не умножай сущности сверх необходимого".
В математике это звучит как "для ...(доказательства)... НЕОБХОДИМО и ДОСТАТОЧНО".
Ну а на практике это будет скорее всего вариант 3).

papirius>> Почему предел - это сороковая гармоника?
Поэтому на сегодня, мне кажется предел скорее всего не в номере гармоники,
а в необходимости той или иной частоты или требований стандарта.
Ведь в тех же рекомендациях, в том же разделе после
фразы "Не рекомендуется брать частоту дискретизации более 2000 Гц." стоит
"Для нормального анализа действия ВЧ защиты необходимо записывать Iпр с частотой дискретизации 8000Гц (т.е. разрешающей способностью 2-3 °). Поэтому, в РАС желательно иметь несколько частот дискретизации, устанавливаемых пользователем самостоятельно, как для всей системы РАС, так и регистрации отдельных сигналов."

14

Re: Частота дискретизации

В этой статье пытаются обосновать высокую частоту дискретизации для конкретной защиты.
Внешняя ссылка
Сдается мне, что подход к проблеме не стой стороны. Например, на форуме ЭКРА в каком то сообщении читал, что сигнал ВЧ приемника водится в терминал через специальный вход, позволяющий воспринимать сигнал с дикретностью несколько микросекунд. У Бреслера так же сигнал ВЧ заводится в терминал через специальный вход с повышенной частотой дискретизации.
А вот выполнять все измерения аналоговых и дискретных сигналов с высокой частотой бессмысленно, если нет особых обоснований.
Кстати, кто нибудь может объяснить природу того, что у разных производителей наблюдаются одинаковые частоты выборок, они сговорились?
Я встречал 12, 16, 20 выборок и кратные им на период. Ну 20 - это просто, для 50 Гц сигнала получаем 1 мс интервал. А чем обосновано 12, 16 или 24 выборки?
И для частоты 60 Гц как ни крути, не получить 1 мс между выборками.
Вероятно всего 80 выборок в протоколе 9-2 идут от прородителей стандарта (АВВ, SIEMENS) у которых 20 выборок и им легко использовать кратные значения. А тем у которых кратно 12 лучше использовать 96 выборок и как это учесть? Стандарт 9-2 ведь позволяет использовать любые значения? А если в одной сети разные устройства и одим нужны 80 выборок, а другим 96 или 128?

15 (2012-03-28 08:45:42 отредактировано Yuriy82)

Re: Частота дискретизации

mixi пишет:

А почему именно 80 точек на период? Ответ: так исторически сложилось.А много это или мало? Ответ: достаточно для решения задач не только защиты, но и учетас фиксацией качества.А для чего 256 точек? Ответ: в данный момент такой поток практически никто не использует. Возможно для мониторинга переходных процессов.

Ой лукавят вороги. 80 сэмплов на период не достаточно для расчетов параметров качества ЭЭ. А если еще и учесть не афишируемое прореживание этих 80 сэмплов до 20ти (в той же ЭКРЕ, информация не официальная, но из очень достоверных источников) то говорить о пригодности этих измерений, для чего либо кроме защит и простейших задач телемеханики не приходится.
Также заблуждение что что основная проблема это скорость передачи информации, во-первых, никто не запрещает делать сегментированную сеть (в том числе и точка-точка), во-вторых на рынке существует очень немного процессоров (DSP) которые смогут с нужной скоростью обсчитать даже 256 сэмплов на период. Кстати по нашему опыту если мерить в лоб, то 256 сэмплов на период будет не достаточно чтобы вычислять ПКЭ по классу А, да и 512ти тоже.

16

Re: Частота дискретизации

Yuriy82 >>Также заблуждение что что основная проблема это скорость передачи информации
Вопрос стоял почему в письме от 2001г появились рекомендации ограничить частоту выборки.
Проблема не в скорости, а тех объемах данных которые фиксирует РАС.
Автономные РАС могут контролировать большое число каналов, и по требованиям к ним до 12-20сек времени записи. Даже если информацию сжать архиватором объем может быть весьма приличным.
Говоря о скорости я имею ввиду передачу оцифрованной информации на вышестоящий уровень
по каналам связи в том числе и ВЧ. На локальном уровне, по сетке - нет проблем.
Уменьшить объем информации можно разными способами. Ограничение частоты выборки - один из них.

17

Re: Частота дискретизации

mixi пишет:

Yuriy82 >>Также заблуждение что что основная проблема это скорость передачи информацииВопрос стоял почему в письме от 2001г появились рекомендации ограничить частоту выборки.

Добрый день.
Так ведь и я комментировал не исходный вопрос, а приведенный диалог про 61850-9-2.
Сорри за оффтоп.

18

Re: Частота дискретизации

Yuriy82>>А если еще и учесть не афишируемое прореживание этих 80 сэмплов до 20ти ...
Прореживание прореживанию рознь.
Грамотное использование прореживания дает повышение разрядности аналогового преобразования.
Прореживание в 2 раза дает 1 дополнительный разряд, а тут получается аж 4.
Поэтому ни чего плохого в таком подходе нет, просто увеличвается разрядность АЦП.
Возъмем к примеру обычные CD проигрыватели - в них вообще применен 1 битный преобразователь, но при частоте несколько мегагерц получаем эквивалент 16-24 битного преобразования для 40 кГц сигнала.

А что касается протокола 9-2, то там прореживание должно использоваться для восстановления пропущеных измерений.

19

Re: Частота дискретизации

nea пишет:

Грамотное использование прореживания дает повышение разрядности аналогового преобразования.

Мне кажется вы что-то путаете.
Приведите пожалуйста сылку на источник такой информации, очень интересно почитать.

nea пишет:

А что касается протокола 9-2, то там прореживание должно использоваться для восстановления пропущеных измерений.

Вам не кажется странным пропускать измерения ради восстановления пропущенных измерений? Это даже звучит недостоверно.

Насколько я знаю, прореживание выборок от 80ти к 20 сэмплам на период производится для упрощения преобразования Фурье.

20

Re: Частота дискретизации

Yuriy82 >>заблуждение что основная проблема это скорость передачи информации
Я повторюсь, что проблема не в скорости, а в требуемом объеме.
От РАС я могу получить требуемый объем информации с ЛЮБОЙ скоростью, что скажется на времени передачи (оперативности), а не на качестве самой информации.

Yuriy82 >>Так ведь и я комментировал не исходный вопрос, а приведенный диалог про 61850-9-2.
Хоть тема 61850-9 наверно уместна в другой ветке, но раз общее название "Частота дискретизации"...
Посмотрим "Приложение B, 61850-9-1".
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/20000/5500/25627/thumb/p16phffl7e4av9a1vhe1ee4j7s1.GIF

Из таблиц я вижу что, если мне нужно при определенной скорости передачи (ширине полосы пропускания)  обработать поток от N узлов измерения (MU), то либо мне нужно скорректировать число узлов, либо снизить частоту сканирования, либо поднять скорость. Мне кажется я не сильно заблуждаюсь в том что, полоса пропускания (скорость передачи) в данном случае накладывает ограничения на частоту выборок.

Yuriy82 >>Кстати по нашему опыту если мерить в лоб, то 256 сэмплов на период будет не достаточно чтобы вычислять ПКЭ по классу А, да и 512ти тоже.
Если Вам требуется частота выборок более 512, то обратите внимание на примечание в Table B.1
Я его понял как:
Примечание. Что касается 400 x fr: пропускная способность 100 Mbps Ethernet не является достаточной, чтобы
три или более MUs передавали свои выборки одному принимающему устройству.

Т.е. Вам возможно придется подумать... о чем? - о скорости.