谐波分量指示电路的制作方法

本技术涉及电力计量，尤其涉及一种谐波分量指示电路。

背景技术：

1、谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频(50hz)相同的分量。高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，亟待采取对策。

2、谐波对电网的正常运行带来了危害：

3、1)对旋转的发电机、电动机而言，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发电、输电及用电设备的效率。更为严重的是，谐波振荡容易使汽轮发电机产生振荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳破坏。

4、2)谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更不平滑，不仅导致电机、变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以电机、变压器在严重的谐波负载下将产生局部过热、温升增加，从而加速绝缘老化、缩短变压器等电气设备的使用寿命、浪费日趋宝贵的能源、降低供电可靠性。

5、3)由于电机、变压器、电力电容器、电缆等负载处于经常的变动之中，极易与电网中含有的大量谐波源构成串联或并联的谐振条件，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电机、变压器等负载及电力系统的安全运行，引发输配电事故的发生。

6、4)电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的开断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。

7、5)另外，由于谐波的存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动以及在通信系统内产生干扰，严重时将威胁通信设备及人身安全等。

8、世界各国对谐波污染投入了较多的关注，以中国为例，中国出台了gb/t24337-2009，电能质量公用电网间谐波标准，该标准对谐波污染的各项指标进行了明确。

9、对于谐波的测量上，相关的检测设备多以数字电路分析为主，体积大，功能强大，带来的缺点是操作复杂，不够直观、便携。

10、基于此，需要开发设计出一种谐波分量指示电路。

技术实现思路

1、本实用新型实施方式提供了一种谐波分量指示电路，用于解决现有技术中谐波检测设备操作复杂的问题。

2、第一方面，本实用新型实施方式提供了一种谐波分量指示电路，包括：

3、第一波形有效值特征提取单元、第二波形有效值特征提取单元以及谐波显示单元；

4、所述第一波形有效值特征提取单元用于提取第一输入端信号中的基波信号有效值的平方，其中，所述第一输入端为所述第一波形有效值特征提取单元的输入端，基波信号的频率为工频频率；

5、所述第二波形有效值特征提取单元用于提取第二输入端信号中的谐波信号有效值的平方，其中，所述第二输入端为所述第二波形有效值特征提取单元的输入端，谐波信号的频率为工频频率的整数倍；

6、所述谐波显示单元用于根据所述谐波信号有效值的平方以及所述基波信号有效值的平方确定所述谐波信号有效值与所述基波信号有效值的比值，并根据所述比值输出指示；

7、所述第一波形有效值特征提取单元的输出端以及所述第二波形有效值特征提取单元的输出端分别与所述谐波显示单元的输入端电连接。

8、在一种可能实现的方式中，所述第一波形有效值特征提取单元以及所述第二波形有效值特征提取单元分别包括：带通滤波器、乘方电路以及低通滤波器；

9、所述带通滤波器用于提取目标频率的波形信号，所述乘方电路根据所述波形信号计算出所述波形信号的平方，所述低通滤波器对所述波形信号的平方进行滤波，获得所述波形信号有效值的平方；

10、所述带通滤波器的输出端与所述乘方电路的输入端电连接，所述乘方电路的输出端与所述低通滤波器的输入端电连接。

11、在一种可能实现的方式中，所述带通滤波器包括：

12、第一运放、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电阻以及第三电容；

13、所述第一电容第一端与所述第一电阻电连接，所述第一电容第二端与所述第一运放的反向输入端电连接，所述第二电阻第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第二电阻的第二端接地；

14、所述第三电阻的两端分别与所述第一运放的反向输入端以及输出端电连接，所述第二电容的两端分别与第一电容的第一端以及所述第一运放的输出端电连接；所述第三电容的第一端与所述第一运放的输出端电连接。

15、在一种可能实现的方式中，所述乘方电路包括乘法电路，所述乘法电路的两个输入端电连接。

16、在一种可能实现的方式中，所述谐波显示单元包括：除法电路、开方电路以及显示电路；

17、所述除法电路计算第一波形信号有效值的平方与第二第一波形信号有效值的平方的商，其中，所述第一波形信号有效值的平方为所述第二波形有效值特征提取单元输出的波形信号有效值的平方，所述第二波形信号有效值的平方为所述第一波形有效值特征提取单元输出的波形信号有效值的平方；

18、所述开方电路根据所述商进行开方获得开方值，所述显示电路根据所述开方值进行指示；

19、所述除法电路的被除数输入端与所述第二波形有效值特征提取单元的低通滤波器的输出端电连接，所述除法电路的除数输入端与所述第一波形有效值特征提取单元的低通滤波器的输出端电连接；

20、所述除法电路的输出端与所述开方电路的输入端电连接，所述开方电路的输出端与所述显示电路的输入端电连接。

21、在一种可能实现的方式中，所述除法电路以及所述开方电路分别包括：

22、乘法电路、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻以及第六运放；

23、所述第十五电阻的一段与所述第六运放的反相输入端电连接，所述第十六电阻两端分别与电源地以及所述第六运放的正相输入端电连接，所述第十七电阻的两端分别与所述第六运放的反向输入端以及所述乘法电路的输出端电连接；

24、所述乘法电路的第一输入端与所述第六运放的输出端电连接；

25、当所述乘法电路应用于所述开方电路时，所述乘法电路的第二输入端与所述乘法电路的第一输入端电连接。

26、在一种可能实现的方式中，所述乘法电路包括：

27、第一对数电路、第二对数电路、加法电路以及指数电路；

28、所述第一对数电路的输出端以及所述第二对数电路的输出端，分别与所述加法电路的两个输入端电连接，所述加法电路的输出端与所述指数电路的输入端电连接。

29、在一种可能实现的方式中，所述低通滤波器包括：第十四电阻、第三电容以及第一电感，所述第十四电阻的第二端、所述第三电容的第一端以及所述第一电感的第一端电连接，所述第三电容的第二端与电源地电连接。

30、在一种可能实现的方式中，所述显示电路包括：指示芯片以及多个指示灯，所述指示芯片根据输入信号的有效值电亮所述多个指示灯中的一个或多个，所述多个指示灯与所述指示芯片电连接。

31、本实用新型实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：

32、本实用新型实施方式公开了的一种谐波分量指示电路，采用模拟电路构建，当元器件损坏时，便于找到替换元件，电路操作简单，相比数字电路和处理器计算的方式，更直观、更节能，体积更小，便于携带。