[实用新型]一种电能质量分析仪

权利要求书

1.一种电能质量分析仪，其特征在于，该电能质量分析仪包括：

用于完成4路电压信号和4路电流信号的取样，实现高压隔离、电流电压变换等，取样过程应满足0.05Hz～2MHz的取样带宽的传感器单元；

用于将外部输入的测试信号调理成规定幅度范围的电压信号，经隔离后送到测量单元，同时产生频率参考信号的输入调理单元；

用于实现同步取样和数据采集的全过程，是仪器测量精度的基本保障和质量分析仪的测试电路核心的测量单元；

用于捕捉电压变化速率很高的电压闪变信号，作为专用采集器独立存在的瞬态分析单元；

用于对外来信号进行扫频分析，是为直流畸变频谱的高端进行分析而设立的直流畸变频谱单元；

用于实现对采集到的数据进行谐波分析运算、有效值运算、瞬态电压、电流运算、稳态电压、电流运算、各种有功无功功率运算、频率相位运算系列计算的数据处理单元；

用于将从数据处理单元和瞬态分析单元中得到的各项电能质量参数和各项具体标准进行比较，进行波形、频谱和数据的显示以及数据传递的作用的主控单元；

用于将输入的交流和直流供电电压转换成本机所需的各种电压的电源单元。

2.如权利要求1所述的电能质量分析仪，其特征在于，输入调理单元内部结构包含四个电压通道、四个电流通道，主要由输入电路、隔离电路、信号调理电路和抗混叠滤波器组成，其具体的功能结构连接为：

四个电压通道，与输入电路相连接，其作用是传输电压探头的三相交流电压信号和一路直流电压信号，以差动形式分别送入采取直接耦合的输入电路；

输入电路，与信号调理电路相连接，其作用是通过输入电路内部的程控衰减器根据测试需要将测试信号衰减为适合传输的10V_P-P或±5V电压信号，并送入信号调理电路进行调理；

信号调理电路，与抗混叠滤波器相连接，其作用是通过内部的调理放大器将差动信号转换成单端信号，对前端电路的工作零点实现了适当调整，同时加入积分电路，使电流传感器中的微分过程得以还原；

隔离电路，始终存在其中，其作用首先是光电耦合器，将仪器内部的数字电路与仪器外部实现隔离，避免外部强电压信号对仪器的损害，其二是电压输入通道均采取高阻输入形式，使输入通道始终工作于较低的电流下，同时输入保护的TVS管；

抗混叠滤波器，与测量单元相连接，是一组程控的八阶低通滤波器，其作用是防止采样过程混叠效应引起的失真，使提供测量单元使用的交流信号符合采样定律，保证记录的波形数据与实际故障情况相一致，满足谐波分析的测量稳定性，抗混叠滤波器的输出作为输入电路的整体信号输出，实现测量信号预处理并提供给测量单元使用。

3.如权利要求1所述的电能质量分析仪，其特征在于，测量单元内部结构包含：同步信号提取电路、幅度识别电路、采样保持电路、16bit高速A/D变换电路、16bit低速A/D变换电路、FPGA电路；其具体的功能结构连接为：

同步信号提取电路，其作用是与幅度识别电路相结合实现被测信号的信号整形，然后分别经基波相位提取送FPGA电路处理，经交直流变换、幅度检波后进行幅度识别，以满足同步采样和超范围测量告警的需要；

采样保持电路，其作用是在同步脉冲的控制下，对三个交流电压通道、三个交流电流通道所提供的测量信号进行同步的模拟幅值提取，以满足测量的需要；

16bit高速A/D变换电路，其作用是通过模拟开关电路分别完成对六路保持电压信号的模数转换，实现对交流信号的精度测量；

16bit低速A/D变换电路，其作用是完成对直流电压、直流电流以及直流畸变频谱通道的模数转换；

FPGA电路，其作用是实现信号频率的测量、数据的采集控制、ADC1的数据读取、保存及底层的信号预处理计算；主要由频率测量模块和FFT模块两部分组成；频率测量模块主要由：周期计数器、瞬时频率运算、稳态频率和频率调制运算和频率数据存放区等子模块组成；FFT模块主要由旋转因子模块、蝶形运算模块以及FFT运算模块构成。

4.如权利要求1所述的电能质量分析仪，其特征在于，瞬态分析单元内部结构包含时钟分频器、采样控制器、数据合并转换器、数值比较器、C51单片机、数据接口电路。

5.如权利要求1所述的电能质量分析仪，其特征在于，直流畸变频谱单元内部结构包含：混频电路、滤波放大电路和检波电路，DDS、固定二本振，地址译码电路及扫频频率产生电路。