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RMS 量测

RMS量测
RMS量测

元件定义​

RMS量测接收电压、电流类瞬时值采集信号，通过算法完成计算并输出稳定的有效值信号。元件支持单相、三相信号输入，可灵活配置量测类型、平滑时间常数，可应用于电力仿真的闭环控制、稳态监测等场景。

元件说明​

工作原理​

元件通过信号引脚接收上游量测元件传输的瞬时信号，并根据量测类型选择 Analog 或 Digital 算法输出有效值。

1. Analog 模式​

Analog 模式采用快速近似检测算法，并通过一阶惯性环节对输出进行平滑。

对于三相信号，元件先计算三相瞬时值的最大值与最小值之差：

Xraw(t)=max⁡(xa(t),xb(t),xc(t))−min⁡(xa(t),xb(t),xc(t))X_{raw}(t)=\max(x_a(t),x_b(t),x_c(t))-\min(x_a(t),x_b(t),x_c(t))

再将其换算为三相线电压有效值近似量：

Xeq(t)=π32Xraw(t)X_{\mathrm{eq}}(t)=\frac{\pi}{3\sqrt{2}}X_{raw}(t)

最后经过一阶惯性环节输出：

τdXRMSdt+XRMS=Xeq(t)\tau\frac{dX_{\mathrm{RMS}}}{dt}+X_{\mathrm{RMS}}=X_{\mathrm{eq}}(t)

其中，τ\tau 为平滑时间常数。

对于单相信号，若采用整流平均值近似算法，可先取瞬时值绝对值：

Xraw(t)=∣x(t)∣X_{raw}(t)=|x(t)|

再换算为有效值近似量：

Xeq(t)=π22Xraw(t)X_{\mathrm{eq}}(t)=\frac{\pi}{2\sqrt{2}}X_{raw}(t)

最后经过一阶惯性环节输出：

τdXRMSdt+XRMS=Xeq(t)\tau\frac{dX_{\mathrm{RMS}}}{dt}+X_{\mathrm{RMS}}=X_{\mathrm{eq}}(t)

2. Digital 模式​

Digital 模式采用离散采样窗口计算有效值。对于单相信号，计算公式为：

XRMS(k)=1N∑i=0N−1x2(k−i)X_{\mathrm{RMS}}(k)=\sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=0}^{N-1}x^2(k-i)}

其中，NN 为每周期采样点数。

对于三相信号，先计算三相线电压：

VAB=VA−VBV_{AB}=V_A-V_B VBC=VB−VCV_{BC}=V_B-V_C VCA=VC−VAV_{CA}=V_C-V_A

再构造三相等效输入量：

Xin(k)=13[VAB2(k)+VBC2(k)+VCA2(k)]X_{\mathrm{in}}(k)=\frac{1}{3}\left[V_{AB}^2(k)+V_{BC}^2(k)+V_{CA}^2(k)\right]

最后在采样窗口内计算有效值：

XRMS(k)=1N∑i=0N−1Xin(k−i)X_{\mathrm{RMS}}(k)=\sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=0}^{N-1}X_{\mathrm{in}}(k-i)}

仿真适配说明​

注意

与机电暂态仿真不同的是，电磁暂态仿真得到的是瞬时值信号，RMS需要一段采样窗口才可量测。因此会有一段平滑时间常数，不会发生突变。

  • Analog模式：响应速度快；
  • Digital模式：计算精度高。

属性​

CloudPSS 元件包含统一的属性选项，其配置方法详见 参数卡 页面。

参数​

Configuration​

Configuration

参数名键名类型 [单位]描述
NameName文本元件名称
DimensionDim选择单相/三相
Meter TypeType选择量测类型
Rated ValueVs实数额定值
Smoothing Time ConstantTs实数 [s]平滑时间常数
Fundamental FrequencyFreq实数 [Hz]基准频率
No. of Samples / CycleSN整数每周期采样数
Initial ValueVinit实数初始电压

引脚​

引脚名键名类型维度描述
Input0输入Dim × 1
Output1输出1 × 1

使用说明​

  1. 参数配置

    平滑时间常数仅在Analog模式下生效；基波频率、每周期采样点数仅在Digital模式下生效，需根据仿真信号参数匹配设置。

案例​

下图展示了RMS量测元件在电磁暂态仿真中的标准连接方式：

RMS量测典型接线示例
RMS量测典型接线示例

仿真输出波形​

下图为上述接线示例的仿真输出结果（Analog模式，滤波时间常数 0.02 s）：

RMS量测输出波形
RMS量测输出波形

波形说明：

  • 蓝色曲线：电压源端输出的瞬时值电压（幅值 14.14 V，对应有效值 10 V）；

  • 橙色曲线：RMS量测元件输出的有效值信号；

  • 特性展示：仿真启动后，RMS输出不会瞬间跳变至10 V，而是经过约0.1 s的平滑上升过程后稳定在额定值，体现了电磁暂态仿真中RMS量测的固有延迟特性。

常见问题​

RMS输出信号存在明显波动如何处理？

  • Analog模式：适当增大滤波时间常数，强化滤波效果，让输出信号更平稳。

  • Digital模式：检查基波频率、每周期采样点数是否与实际信号匹配，采样参数不匹配会造成运算结果波动。

本元件可以直接并联/串联在电气回路中吗？

不可以。本元件为信号运算元件，仅用于信号链路连接，接入电气主电路会造成回路异常，影响仿真正常运行。