Введение понятия «низкоэнтропийный сигнал»

  • Николай Владимирович Коровкин
  • Станислав Семенович Грицутенко
Ключевые слова: цифровая обработка сигналов, быстрое преобразование Фурье, циф­ро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь, шум квантования, точность мо­делирования количества информации, получаемой от токов и напряжений в ЭЭС, следует считать актуальной

Аннотация

Вводится понятие низкоэнтропийного сигнала как временной зависимости, имеющей малый коэффициент вариабельности. Сравниваются высокоэнтропийный радиотехнический и низкоэн­тропийный электротехнический сигналы. В результате моделирования устанавливается, что ко­эффициент вариабельности электротехнического сигнала в 100 и более раз ниже коэффициента вариабельности радиотехнического сигнала, поэтому данный показатель выбирается в качестве критерия различимости электротехнических и радиотехнических сигналов. Делается вывод о не­обходимости совершенствования математического аппарата цифровой обработки сигналов для анализа токов и напряжений в электроэнергетических системах. Также показано, что низкая эн­тропия электротехнического сигнала может быть использована для повышения точности кон­трольно-измерительного оборудования. Рассмотрен эффект вырождения шума квантования в на­бор гармоник при моделировании аналого-цифрового преобразования напряжений и токов в измери­тельных устройствах. Предложена методика, позволяющая компенсировать этот эффект за счет добавления белого гауссова шума перед операцией квантования. Представлена методика, по­зволяющая за счет использования низкой энтропии электротехнического сигнала увеличить точ­ность контрольно-измерительного оборудования. Приведена схема аналого-цифрового преобразова­теля и дана оценка выигрыша в точности преобразования.

Биографии авторов

Николай Владимирович Коровкин

доктор техн. наук, профессор Высшей школы высоко­вольтной энергетики Санкт-Петербургского поли­технического университета Петра Великого.

Станислав Семенович Грицутенко

кандидат техн. наук, доцент кафедры «Защита информации» Омского государственного университета путей сооб­щения.

Литература

1. Грицутенко С.С. Изоморфизм плотных и дискретных пространств Гильберта в цифровой обработке сигнала. — Ом­ский научный вестник, 2009, № 3(83), с. 19—22.
2. ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009). Напряжения стан­дартные. Введ. 2014-09-14. М.: Стандартинформ, 2014, 28 с.
3. Su Taixin, et al. Power harmonic and interharmonic detection method in renewable power based on Nuttall double-window all-phase FFT algorithm. — IET Renewable Power Generation, 12.8 (2018), 953—961.
4. Raichura, Maulik B., et al. Identification of Inrush and Fault Conditions in Power Transformer using Harmonic Distortion Computation. 1st Intern. Conf. on Energy, Systems and Information Processing (ICESIP), IEEE, 2019.
5. Вернер М. Основы кодирования. М.: Техносфера, 2004, 288 с.
6. Колмогоров А.Н., Прохоров Ю.В. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, 1987, 304 с.
7. Системный оператор Единой энергетической системы: Частота [Электрон. ресурс] http://so-ups.ru/?id=ees_freq (дата обращения 16.04.2018).
8. ГОСТ 32145-2013 (ГОСТ Р 53333-2008). Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнит­ная. Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2014-01-01. М.: Стандартинформ, 2014, 28 с.
9. Бутырин П.А. Расщепление и аналитическое решение же­стких уравнений электрических цепей. - Электричество, 2018, № 9, с. 49-51.
10. Бутырин П.А., Зайцева Н.Н. Аналитическое определение чувствительности показателей качества электроэнергии к изме­нению параметров линейных электрических цепей. - Изв. РАН. Энергетика, 2014, № 2, с. 167-169.
11. Бутырин П.А. и др. Физическое моделирование поличас- тотного фильтрокомпенсирующего устройства на основе катко- на. - Изв. РАН Энергетика, 2017, № 5, с. 67-74.
12. Бутырин П.А. и др. Математическое и физическое моде­лирование фильтрокомпенсирующего устройства на основе каткона. - Электричество, 2014, № 11, с. 58-62.
13. Бутырин П.А., Шакирзянов Ф.Н. Моделирование зна­ний по теоретической электротехнике.—Электричество, 2013, № 9, с. 61-62.
14. Бутырин П.А. и др. Идентификация математической мо­дели фильтрокомпенсирующего устройства на основе каткона с учетом нелинейной характеристики магнитопровода. - Элек­тричество, 2017, № 10, с. 55-60.
15. Бутырин П.А. и др. Моделирование переходных процес­сов в катушке-конденсаторе при импульсном воздействии. - Изв. РАН Энергетика, 2019, № 1, с. 109-122.
16. Бутырин П.А. и др. Алгоритм определения параметров каткона - элемента оптимизации режимов электрических сетей. — Изв. РАН, Энергетика, 2015, № 2, с. 69-75.
17. Грицутенко С.С. Проблемы изоморфизма плотного и дискретного пространств Гильберта. М.: Учебно-метод. центр по образованию на железнодорожном транспорте, 2012, 184 с.
18. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники: Учебник для ву­зов. Том 1, 4-е изд. СПб.: Питер, 2003, 463 с.
19. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Дрофа, 2006, 719.
20. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: Учебное пос. для вузов. М.: Радио и связь, 1990, 256 с.
21. Robert M. Gray, David L. Neuhoff, Quantization, IEEE Transactions on Information Theory, vol. IT-44, Oct. 1998, No. 6, pp. 2325-2383.
22. Hodgson, Jay (2010). Understanding Records, p.56. ISBN 978-1-4411-5607-5. Adapted from Franz, David (2004). Recording and Producing in the Home Studio, p. 38—9. Berkley Press.
23. Грицутенко С.С. Повышение достоверности измерения показателей качества электрической энергии в системе тягово­го электроснабжения: дисс.... канд. техн. наук: 05.22.07. Омск, 2007, 154 с.
24. Грицутенко С.С., Коровкин Н.В. Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики.— Мате­риалы Международ. научного семинара им. Ю.Н. Руденко. Чолпон-Ата., 2017, с. 586—595.
25. Грицутенко С.С. Квантование синусоидальных сигналов. — Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2010, № 4(48), с. 173—176.
26. Бибердорф Э. А., Грицутенко С С., Фирсанов К.А. Метод расширения динамического диапазона при аналого-цифровом преобразовании. — Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии, 2010, № 2(90), 200—202.
27. Грицутенко С.С. К вопросу об измерении параметров дискретизированного сигнала. - Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая, 2010, вып. 3, с. 103—107.
28. Quantization for Maximal Preservation of Information. S. Gritsutenko, K. Firsanov, R. Dinis. LASTED SPPRA’2013, Innsbruck, Austria, Feb., 2013.
29. Грицутенко С.С. Теорема об оптимальном квантовании. —Труды Российского научно-технического общества радиотех­ники, электроники и связи им. А.С. Попова. Сер. Цифровая обработка сигналов и ее применение, 2011, вып. XIII-1, с. 22—24.
30. Бибердорф Э.А., Грицутенко С.С. Оценка разрядности ЦАП для OFDMA-модуляции: Сборник трудов. М.: ИППМ РАН, 2010, с. 472—477.
Опубликован
2020-05-05
Раздел
Статьи