비균일 이진트리 필터뱅크 시스템에 기반한 전력품질 사건의 특이점 검출 기법

배현덕(Hyeon-Deok Bae),류근택(Geun-Taek Ryu) 대한전자공학회 2017 전자공학회논문지 Vol.54 No.12

전력신호에서 갑작스런 외란인 사건은 특이점이라는 시작점과 끝점을 가진다. 이점들의 정확한 검출은 전력계통 부하보호에 매우 중요하다. 본 논문에서는 전력신호 사건의 특이점 검출을 위해 비균일 이진트리 구조 필터뱅크 시스템과 적응 예측기를 이용하는 기법을 제안한다. 필터뱅크 시스템에서는 전력사건 신호를 높은 주파수대역에서 해상도가 높게 분해한다. 분해된 각 부대역 신호를 적응예측기를 이용 모델링하고, 두 신호의 차신호인 잔여신호를 얻는다. 각 대역 잔여신호의 전력과 평균 전력을 이용 전력사건 신호의 특이점을 검출한다. 정현모델 합성신호와 실제신호에 대하여 제안기법의 특이점 검출 성능을 입증한다. 그리고 기존방법과 특이점 검출성능을 비교함으로서 제안기법의 타당성을 검증한다. In power signal, sudden disturbance events have a beginning point and an ending point called singular points. Exact detection of these points is very important for protecting loads in power networks. In this paper, to detect singular points of power signal events, a new technique which use non-uniform binary-tree structured filter bank system and adaptive predictor is proposed. In filter bank system, the power signal events is decomposed to have high resolution in high frequency band. In adaptive predictor, each decomposed sub-band signals are modeled, and residual signal as difference signal between two signals. Residual signal power of each sub-band and average signal power are used to detect singular points. Singular point detection performances of the proposed method is proved to sinusoidal model synthesized signal and actual signal. And robustness of the method is verified as comparing singular point detecting performances with conventional methods.

적응예측기 노치특성을 이용한 전력신호 중간고조파 검출

배현덕(Hyeon Deok Bae) 한국정보전자통신기술학회 2017 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.10 No.5

중간고조파는 주파수가 기본주파수의 정수배가 아니며 크기가 고조파에 비해 작으므로 중간고조파의 정확한 검출은 쉽지 않다. 본 논문에서는 필터뱅크 시스템과 적응 예측기를 이용하는 중간 고조파 검출 기법을 제안한다. 필터뱅크 시스템에서는 입력신호를 부밴드로 분해한다. 적응 예측기에서는 분해된 부밴드 신호를 입력신호로, 오차신호를 출력으로 하여 중간고조파를 검출한다. 이럴 경우 적응예측기의 입출력 특성이 노치필터특성을 가지므로, 예측된 고조파신호가 오차신호에서 제거되므로 중간고조파 검출이 가능하다. 검출된 중간고조파의 크기와 주파수는 순환기법을 이용하여 추정한다. 제안 기법의 성능은 고조파와 중간고조파를 정현모델로 합성한 신호를 입력으로 사용하고, 시뮬레이션을 통해 중간고조파 검출결과를 평가한다. 그리고 중간고조파 검출 결과를 MUSIC, ESPRIT와 비교하여 제안기법의 타당성을 입증한다. Detecting an inter-harmonic accurately is not easy work, because it has small magnitude, and its frequency which can be observed is not an integer multiple of fundamental frequency. In this paper, a new method using filter bank system and adaptive predictor is proposed. Filter bank system decomposes input signal to sub bands. In adaptive predictor, inter-harmonic is detected with decomposed sub band signal as input, and error signal as output. In this scheme, input-output characteristic of adaptive predictor is notch filter, as predicted harmonic is canceled in error signal, so detecting an inter-harmonic can be possible. Magnitude and frequency of detected inter-harmonic is estimated by recursive algorithm. The performances of proposed method are evaluated to sinusoidal signal model synthesized with harmonics and inter-harmonics. And validity of the method is proved as comparing the inter-harmonic detection results to MUSIC and ESPRIT.

적응기법을 이용한 디지탈 FIR 필터의 설계

배현덕 (Hyeon Deok Bae) 충북대학교 산업과학기술연구소 1988 산업과학기술연구 논문집 Vol.2 No.2

N/A

필터뱅크 시스템을 이용한 전력신호 품질 해석

배현덕(Hyeon-Deok Bae) 대한전기학회 2019 전기학회논문지 Vol.68 No.7

In power signal quality analyses, accurate detection of harmonics, inter harmonics, triggering points and flicker is important. This paper presents a technique which employ filter bank system, adaptive predictor and recursive algorithm for detecting harmonics, inter harmonics, triggering points and flicker. Filter bank system decompose input signal to sub bands, and then each sub band signals are processed by adaptive predictor. Magnitudes and frequencies of harmonics are estimated at predictor outputs by recursive algorithm. And inter harmonics are detected by the same processing at predictor error terminal. To detect triggering points of power signal event, error signal power change of adaptive predictor is used. In detecting flicker, filter bank composed by three filters is used. The magnitudes and frequencies of each filter outputs are obtained by recursive algorithm, and from these data flicker’s magnitude and frequency are calculated. To asses validities of the method, simulations were performed by synthesized input signals based on IEC standards. And the detecting results were compared with conventional methods.

적응예측기-이진트리구조 필터뱅크 시스템을 이용한 잡음이 부가된 시변 진동신호 분석

배현덕(Hyeon-Deok Bae) 한국정보전자통신기술학회 2017 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.10 No.1

회전하는 기계시스템에서는 일반적으로 시변 진동신호가 발생되며, 회전기에 고장이 있는 경우 이 신호에 잡음이 포함된다. 본 논문에서는 잡음이 포함된 시변 진동신호를 분해하기 위한 적응예측기와 이진트리구조 필터뱅크로 구성되는 시스템을 제안한다. 그리고 이 시스템에서 분석된 진동신호 결과를 회전기 고장진단에 활용할 수 있음을 보인다. 제안 시스템 적응 예측기는 주기신호성분을 예측하며, 필터뱅크 시스템에서는 입력신호와 예측된 주기신호와의 차 신호를 부밴드 대역으로 분해한다. 각 부밴드 신호에는 고장에 따른 잡음 신호성분이 포함되므로, 이를 이용 회전기의 고장진단이 가능하다. 제안한 신동신호분석 방법의 타당성을 시뮬레이션에서 보이며, 시뮬레이션에서는 주기신호성분이 제거된 진동신호를 32 부밴드로 분해하여 고장관련 신호 특성을 분석한다. Generally, a time-varying vibration signal is generated in a rotating machine system, and when there is a failure in the rotating machine, the signal contains noise. In this paper, we propose a system consisting of an adaptive predictor and a binary tree filter bank for analyzing time - varying vibration signals with noise. And the vibration signal analyzed results in this system is used for fault diagnosis of the rotating machine. The adaptive predictor of the proposed system predicts the periodic signal components, and the filter bank system decomposes the difference signal between the input signal and the predicted periodic signal into subband. Since each subband signal includes a noise signal component due to a failure, it is possible to diagnose the failure of the using rotary machine. The validity of the proposed vibration signal analysis method is shown in the simulations, where the periodic components cancelled vibrating signals are decomposed to 32 subband, and the signal characteristics related faults are analyzed.

압축 저장 및 복원기능을 가지는 전력신호 모니터링 시스템

배현덕(Hyeon-Deok Bae) 한국정보전자통신기술학회 2016 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.9 No.2

최근 들어 전력계통에서 비선형 부하의 증가와 분산전원의 증가로 전력 품질에 관한 관심이 증대 되고 있다. 전력신호로 부터 전력품질관련 파라미터 검출과 특징추출 그리고 이를 이용한 품질 개선 방안 마련을 위해 전력신호의 지속적인 모니터링이 필요하다. 본 논문에서는 전력신호의 모니터링을 위한 전력신호의 압축 저장과 저장된 신호의 복원이 가능한 방법을 제시한다. 전력신호 압축은 에너지 압축 성능이 우수한 DCT를 이용하며 압축된 신호의 복원에는 IDCT 과정을 거친다. 그리고 신호의 압축률을 높이기 위해 DCT계수를 크기에 따라 정렬하며 복원에서는 DCT계수를 원위치로 재배열하는 기법을 사용한다. IEC표준에서 규정한 고조파 크기에 의해 합성한 신호를 이용하여 압축과정을 거처 복원된 신호와 원 신호와의 오차를 비교함으로서 신호제안기법의 성능을 평가한다. In recent year, the interests of PQ is increase due to the increasing of non-linear load and distributed power sources in power system. For the parameters detection and feature extraction of PQ, and the PQ improvement method, continuous power signal monitering is needed. In this paper, the power signal compression and reconstruction method is suggested for power signal monitering. The power signal is compressed using DCT that has good compression performance, and the compressed signal is reconstructed through IDCT. And for the higher compression rate, DCT coefficients are arranged by magnitude in compression process, and in recouction process DCT coefficients are rearranged to original frequency position. The synthesized signal according to the IEC standard is used used in compression and reconstruction simulations. The performances of the proposed method are verified by comparing the error between synthesized signal and reconstructed signal.

適應補償器를 가지는 出力誤差方法을 利用한 IIR 디지탈 필터의 適應的 設計

裵鉉悳(Hyeon-Deok Bae),李鍾珏(Jong-Gak Lee) 대한전기학회 1987 전기학회논문지 Vol.36 No.9

Gauss-Markov 추정 기법을 이용한 디지탈 비트 동기화기 실현에 관한 연구

배현덕,유흥균,Bae, Hyeon-Deok,Ryu, Heung-Gyoon 한국음향학회 1990 韓國音響學會誌 Vol.9 No.2

디지틀 통신에서 매우 중요한 문제인 비트 동기화(bit synchronization)를 기저대역(baseband)의 PAM 신호에 대하여 weighted least square 추정 기법과 등가인 Gauss-Markov 추정 기법을 연구하였다. 백색 가우시안 확류분포를 갖는 잡음하에서, 천이 위상(Transition phase)과 데이터 레벨의 추정을 2차원적으로 동시에 수행하여 수신단에서 완전한 신호를 복원하는, 검파기 포함형의 비트 동기화기(synchronizer) 실현에 관한 연구를 수행하였다. 컴퓨터 시물레이션으로 실현성을 확인하였으며, 기존의 대표적 비트 동기화 방식인 maximum likelihood 추정 이론에 근거한 DTTL(digital data transition tracking loop)와 그리고 minimum likelihood 추정 기법에 근거한 방식과의 추정 오차성능을 비교 평가하였다. We have investigated the digital bit synchronization problem in baseband communication receiver systems using the Gauss-Markov estimation technique which is equivalent to the weighted least square method. The realized bit synchronizer, including the data detector, processes the input signal two dimensionally into the transition phase and data level under the white Gaussian noise environment. We have confirmed the relization of the bit synchronizer via computer simulation. In addition, we have compared and evaluated the estimation error performance of the proposed method with that of the conventional DTTL method and of the minimum likelihood method.

임계 데시메이션을 갖는 부밴드 적응필터를 위한 인접 투사 알고리즘과 간단한 구현

최훈,배현덕,Choi, Hun,Bae, Hyeon-Deok 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.5

적응 음향반향 제거나 적응 등화와 같은 응용에서 입력신호의 상관도는 매우 높고 긴 길이의 적응 필터가 필요하다. 이러한 응용에서 인접투사 알고리즘은 좋은 수렴성능을 보이지만 적응 필터의 계수갱신을 위한 많은 계산량 문제로 하드웨어 구현이 복잡한 단점이 있다. 본 논문에서는 개선된 수렴속도와 계산량을 줄일 수 있는 새로운 부밴드 인접투사 알고리즘과 간단한 구현을 위한 방법을 제안한다. 이 방법에서는 인접투사 알고리즘에 다위상 분해, 노블아이덴티티 그리고 임계 데시메이션을 적용, 상관도 제거를 위해 사용되는 입력 신호 벡터의 수(적응필터의 투사차원)를 줄일 수 있다. 제안한 방법의 적응필터 계수 갱신식은 투사차원의 감소에 의해 NLMS 알고리즘과 비교될 만큼 간단한 형태로 유도된다. 제안한 방법의 효율을 상관도가 높은 입력신호를 사용하여 실험을 통해 평가하였다. In application for acoustic echo cancellation and adaptive equalization, input signal is highly correlated and the long length of adaptive filter is needed. Affine projection algorithms, in these applications, can produce a good convergence performance. However, they have a drawback that is a complex hardware implementation. In this paper, we propose a new subband affine projection algorithm with improved convergence and reduced computational complexity. In addition, we suggest a good approach to implement the proposed method. In this method by applying polyphase decomposition, noble identity and critical decimation to the anne projection algorithm the number of input vectors for decorrelation can be reduced. The weight-updating formula of the proposed method is derived as a simple form that compared with the NLMS(normalized least mean square) algorithm by the reduced projection order The efficiency of the proposed algorithm for a colored input signal was evaluated by using computer simulations.

부밴드 인접투사 알고리즘

최훈,배현덕,Choi, Hun,Bae, Hyeon Deok 한국음향학회 2004 韓國音響學會誌 Vol.23 No.3

본 논문은 부밴드 인접투사 알고리즘 (SAPA)을 소개한다. SAPA의 개선된 성능은 인접투사 알고리즘에 부밴드 구조를 적용함으로써 가능하다. 본 알고리즘에서 적응 필터의 계수 갱신식은 부밴드 필터링을 위한 분해 필터뱅크로서 OQF (Orthogonal Quadrature Filter)를 사용함으로써 간단하게 유도된다. 유도된 SAPA는 빠른 수렴속도와 적은 계산량을 갖는다. 유색 입력신호에 대한 제안한 알고리즘의 효과를 실험을 통해 평가하였다. This paper presents the subband affine projection algorithm(SAPA). The improved performance of SAPA is achieved by applying the affine projection algorithm to the subband adaptive structure. In this algorithm, the weight updating formula of adaptive filter is simply derived by using the orthogonal quadrature filter(OQF) as an analysis filter bank for subband filtering. The derived SAPA has the fast convergence speed and small computational complexity. The efficiency of the proposed algorithm for colored input signal is evaluated through some experiments.