Estimação de harmônicos e inter-harmônicos baseada na técnica de invariância rotacional aplicada a sub-bandas do espectro

• Autor(a) principal: Santos, Elaine
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11907
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Esprit-bf; Esprit; Harmônicos; Inter-harmônicos; Banco de filtros; Processamento multitaxa; Sistema de potência; Esprit-fb; Esprit; Harmonics; Inter-harmonics; Filter bank; Multirate processing; Power systems

O método de estimação de parâmetros baseado na técnica de invariância rotacional ESPRIT ganhou atenção dos pesquisadores pelo seu bom desempenho para estimar harmônicos e inter-harmônicos em sinais do sistemas de potência, devido ao fato de ser um método paramétrico de alta resolução. No entanto, este método tem a desvantagem de apresentar alta complexidade computacional e alta sensibilidade em cenários com ruído colorido. Desta forma, o presente trabalho propõe um novo método de estimação de harmônicos e inter-harmônicos baseado na técnica de invariância rotacional ESPRIT e processamento de sinais multitaxa através do uso de banco de filtros, denominado neste trabalho como Método ESPRIT com Banco de Filtros (ESPRIT-BF), com o objetivo de reduzir a complexidade computacional e melhorar o desempenho das estimativas em cenários com ruído colorido. Seguindo a abordagem clássica de processamento multitaxa, o método realiza a decimação do sinal nas sub-bandas do espectro, o que reduz o número de pontos do sinal em cada sub-banda e, consequentemente, o tamanho da matriz de dados construída pela técnica de invariância rotacional. Além disso, o ESPRIT-BF pode ser utilizado de forma a se ajustar ao sinal em análise, uma vez que o banco de filtros tem projeto orientado pelo sinal ou através de sua forma fixa, onde o banco de filtros é previamente projetado. Para o caso em que o ESPRIT-BF é utilizado com um número fixo de filtros, foi demonstrado que o método apresenta uma complexidade computacional L2 vezes menor que o ESPRIT convencional, onde L é o fator de decimação utilizado nas sub-bandas. O método proposto foi utilizado para estimação de harmônicos e inter-harmônicos em sinais sintéticos e reais, e comparado com o ESPRIT convencional. Os resultados mostraram que o método proposto é mais exato, mais preciso e possui menor complexidade computacional que o ESPRIT convencional. O método também foi comparado com Wavelet Sliding Window ESPRIT Hybrid, denominado neste trabalho de W-SW-ESPRIT, tendo apresentado desempenho superior. Foram também analisados casos de sinais corrompidos por ruídos coloridos e, na totalidade deles, o método proposto apresentou desempenho bastante superior ao ESPRIT convencional, fato importante de ser destacado. Assim, o presente trabalho traz importante contribuição ao melhorar o desempenho da estimação, reduzir a complexidade computacional e ampliar os cenários (incluindo ruído colorido) de utilização do método ESPRIT.