pscad正序电流提取

好的，在 PSCAD 中提取正序电流是一个相对常见的任务，特别是在分析不平衡故障或电能质量问题时。以下是详细的步骤和说明，专门针对正序电流的提取：

核心原理： 通过傅里叶变换 (FFT) 模块计算特定频率（通常是基频，如 50Hz 或 60Hz）下三相电流的相量（幅值和相位），然后使用标准公式将其转换为正序分量。

?操作步骤：

识别三相电流信号：
- 确定你需要提取正序电流的那个分支或元件（例如：输电线路、发电机、变压器端口、负载节点）。
- 在 PSCAD 电路图中找到该点的三相电流信号（通常标记为 Ia, Ib, Ic）。确保这些信号已经被定义并可连接（如果需要，可以右键点击元件选择 Add as Polymeter 或直接连接 branch 来获取电流信号）。
创建信号组：
- 将三相电流信号 Ia, Ib, Ic 组合成一个数组（array）或信号组（signal group）。这是 PSCAD FFT 模块要求的输入格式。
- 在绘图区放置一个 Group 元件（通常在 Controls -> Miscellaneous -> Group 中找到）。
- 连接 Ia, Ib, Ic 到该 Group 元件的输入引脚（3个输入对应3个电流）。
- Group 元件的输出将是一个包含三相电流数据的单一路径信号（数组信号）。
添加并配置傅里叶变换模块：
- 从元件库中找到傅里叶变换模块。路径通常是：Controls -> Signal Processing -> Frequency Domain -> FFT (Dft)。
- 将其放置在绘图区。
- 将步骤2中 Group 元件的输出连接到 FFT 模块的 Input 引脚。
- 关键配置：
  - Freq： 设置为你关心的基波频率，例如 50 Hz 或 60 Hz。这是你要计算其相量的频率点。
  - Sample Freq(Ts)： 设置信号的采样频率。它必须大于或等于你在项目配置 (Project -> Project Settings) 中设置的 Channel Plot Step。这个值通常不需要修改 FFT 模块内部默认值（因为它使用输入信号的步长），但在某些复杂模型中可能需要确认或调整。
  - Number of Freqs： 设置为 1。因为我们只需要计算基波频率（Freq 指定的频率）的相量。
  - Window Length(N)： 设置为 1。这是因为对于相量计算（而不是频谱分析），N=1 意味着不对信号进行加窗处理，通常用于求取基波相量的瞬时值。
  - Output： 选择 Fourier coefficients。这是我们进行相量到序分量变换所需要的格式。
  - Windowing： 选择 None（因为 N=1，加窗没有意义）。
- 输出说明： FFT 模块的输出将是一个实部数组和一个虚部数组。每个数组都有 3 个元素（分别对应输入的 Ia, Ib, Ic）。Output Re[0] 对应 Ia 的实部，Output Re[1] 对应 Ib 的实部，以此类推；虚部类似。
计算正序分量：
- 标准对称分量变换公式如下：
```
\begin{bmatrix}
I_0 \\ I_1 \\ I_2
\end{bmatrix} = \frac{1}{3}
\begin{bmatrix}
1 & 1 & 1 \\ 
1 & a & a^2 \\
1 & a^2 & a
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
I_a \\ I_b \\ I_c
\end{bmatrix}
```
  其中：
  - I₀, I₁, I₂ 分别是零序、正序、负序电流分量。
  - a = 1∠120° 或表示为复数： a = cos(120°) + j sin(120°) = -0.5 + j √3/2.
- 我们只需要正序分量 I₁ 的计算公式：
```
I_1 = \frac{1}{3} (I_a + a I_b + a^2 I_c)
```
- 使用 FORTRAN 或 CSMF 模块（组件库 Controls -> Transfers Function -> CSMF）来实现这个复数运算。
- 具体操作:
  - 放置两个 CSMF 模块。其中一个用于计算 a（或直接使用 a 的复数表示 -0.5 + j √3/2 实现，另一个用于计算 a^2（a^2 = a * a = cos(240°) + j sin(240°) = -0.5 - j √3/2）。
  - 分别将 a 和 a^2 乘以 FFT 输出的 Ib 和 Ic 的复数值（即 Output Re[1] + j * Output Im[1] 和 Output Re[2] + j * Output Im[2]）。Ia 不需要乘。
  - 将 Ia, (a * Ib), (a^2 * Ic) 的复数相加。
  - 将总和乘以 1/3。
  - 使用 Complex to Rect 元件（组件库 Fundamental -> Conversion -> Complex to Rect）将得到的复数结果 I₁ 分解为幅值 Mag（即正序电流有效值的峰值或 RMS 取决于处理方式）和角度 Ang（正序分量的相位角）。
(可选但推荐) 添加低通滤波和平滑：
- 上述步骤计算出的 I₁ Mag（幅值）和 I₁ Ang（角度）在故障发生或系统切换的瞬间会有较大的波动，因为 FFT 计算基于一个周期的数据（尽管 N=1，但仍受暂态影响）。
- 为了获得更平滑、更物理直观的正序电流波形：
  - 在 I₁ Mag 和 I₁ Ang 的输出线上各添加一个低通滤波器。
  - 常用的有 LP 滤波器（组件库 Controls -> Transfer Function -> LP）或 LPB 滤波器（具有时延补偿）。
  - 将滤波器的截止频率 Fc 设置得远低于基波频率（例如基频是 50Hz，Fc 可设为 2-10 Hz）。
  - 这将有效地平滑掉快速变化的高频波动，留下与系统动态相对应的较平缓的正序电流变化。
(可选) 移相修正(若需要瞬时值):
- FFT 模块 (使用 N=1) 输出的相量相对于信号本身存在一个固定的相位偏移（延迟）。这是由于 FFT 计算的时间窗造成的。
- 如果你不仅关心幅值，还需要精确的时域相位关系（例如绘制瞬时波形并与原始信号比较），就需要对这个相位偏移进行补偿。
- PSCAD 提供了一个专门的模块来做这件事：
  - 模块路径： Controls -> Signal Processing -> Time Delay -> PLL Phase Shift Compensation。
  - 作用： 该模块会计算出特定 N 值（这里是 1）和频率下产生的相位滞后，并提供一个修正量。
  - 用法： 将 FFT 模块的 Ang Shift 输出连接到 PLL Phase Shift Compensation 的 Ang 输入。将 I₁ Ang 送入补偿器的 Phasor Phase 输入。补偿器的 Phasor Phase Comp 输出就是修正后的正序电流相位角度。

? 总结与输出：

完成上述步骤后，你最终获得的关键输出信号是：
- I₁ Mag(可能经过低通滤波后)： 正序电流的幅值。 这通常是关注的焦点，代表系统基本旋转分量的强度。
- I₁ Ang(可能经过移相修正并低通滤波后)： 正序电流的相位角（弧度）。
- 如果你实现了移相修正模块，可以将修正后的 I₁ Ang 与 I₁ Mag 重新合成一个瞬时波形信号（使用 Sine Wave 或 Rect to Complex 等模块）。

重要提示：

FFT (Dft)模块 vs FFT (Phasor)模块： 在较新版本的 PSCAD（4.6.x 以后）中，推荐使用 FFT (Phasor) 模块来计算相量，它可以一步输出相量（实部+虚部）并处理移相补偿。FFT (Dft) 是一个更通用的 FFT。核心方法相同。
N=1 和 N>1： 上述步骤使用 N=1（窗口长度 1）计算瞬时相量（每个时间步计算一次）。如果你需要频谱或进行谐波分析，则需要设置 N>1（例如 64, 128）并选择合适的加窗函数（如 Hanning, Hamming），但输出会是复数形式表示的频谱线，需要选取基波频率对应的那条谱线来进行正序变换。本文所述步骤（N=1）专为提取基波正序分量设计。
单位： 确保理解幅值 Mag 代表的是有效值（RMS）还是峰值。PSCAD FFT 输出的原始相量的模 Mag 对应的是峰值（因为 sqrt(Re^2 + Im^2) 得到峰值）。如果是瞬时值合成，幅值输入也要是峰值才能合成正确的瞬时电流波形。