专利名称：一种介质损耗角的测量方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于材料性质分析领域，尤其涉及一种介质材料的介质损耗角的测量方法 和相应的测量装置。
背景技术：
介质损耗角是在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角的 余角，通常记为S。介质损耗角是一种反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。介质损耗 角的变化可以反映受潮、劣化、变质或绝缘中气体放电等绝缘缺陷。通常情况下在测量介质损耗角的过程中，都是直接测量介质损耗角的正弦值 tan δ，并由其直接表征介质损耗。测量介质损耗角的传统方法主要有电桥法和瓦特表法。 瓦特表法因其测量精度低已经被淘汰。在0. 1等超低频频率下，介质的主要损耗为电导型 损耗。一般而言，在像0. IHz这样低的频率下，已经没有能够作为无损耗元件使用的损耗基 准可供使用，原来在50Hz下被看作为无损元件的元件，在0. IHz下已经不再被看成是无损 耗的标准电容，因此，原来以一个标准电容为一个桥臂的电桥法将失效，故电桥法不适用于 0. IHz超低频下的介质损耗角的测量。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种介质损耗角的测量方法和装置，具有很强 的抗干扰能力。为实现上述目的，本发明一方面提供一种介质损耗角的测量方法，其特征在于，包 括获取样品上的电压信号V0、以及获取由流过样品上的电流信号转换得到的电压信 号Vx;对上述电压信号VO和由电流信号转换成的电压信号Vx进行有限次采样；对采样的信号通过准同步算法求平均，得到电压信号VO和电压信号Vx的平均波 形；对所得到的电压信号VO和电压信号Vx的平均波形做傅里叶变换，得到电压信号 VO的平均波形的一次谐波的余弦分量系数^和正弦分量系数bri、以及电压信号Vx的平均 波形的一次谐波的余弦分量系数和正弦分量系数bxl ；利用式子
权利要求
1.一种介质损耗角的测量方法，其特征在于，包括获取样品上的电压信号V0、以及获取由流过样品上的电流信号转换得到的电压信号Vx ；对上述电压信号VO和由电流信号转换成的电压信号Vx进行有限次采样； 对采样的信号通过准同步算法求平均，得到电压信号VO和电压信号Vx的平均波形； 对所得到的电压信号VO和电压信号Vx的平均波形做傅里叶变换，得到电压信号VO的 平均波形的一次谐波的余弦分量系数^和正弦分量系数、以及电压信号Vx的平均波形 的一次谐波的余弦分量系数和正弦分量系数bxl ；利用式子1:;1:"1〗;计算介质损耗角的正切值tan δ。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对采样的信号通过准同步算法求平 均得到电压信号VO和电压信号Vx的平均波形具体实现为由式子-sin (kJif0A Τ) ctg (k π f0Ts) /N计算准同步算法的衰减因子rn ；WJfl^T由式子4) +艺OlT A sin[(2^0 (t + ^―) + φ,]计算信号的平均波形； k=\L其中，Atl为信号的直流分量，TO为波形周期，Ts为采样周期，ΔΤ = T0-NTs为周期偏差，W为采样数据的个数，N为单个周期的采样数据个数，m为信号被采样的总周期数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取的样品上的电压信号VO和 由电流信号转换得到的电压信号Vx是经过超低频滤波、放大处理，并经过模数转换后得到 的数字信号。
4.一种介质损耗角的测量装置，其特征在于，包括信号获取模块，用于获取样品上的电压信号V0、以及获取由流过样品上的电流信号转 换得到的电压信号Vx;信号采集模块，用于对上述电压信号VO和由电流信号转换成的电压信号Vx进行有限 次采样；平均处理模块，用于对采样的信号通过准同步算法求平均，得到电压信号VO和电压信 号Vx的平均波形；傅里叶变换模块，用于对所得到的电压信号VO和电压信号Vx的平均波形做傅里叶变 换，得到电压信号VO的平均波形的一次谐波的余弦分量系数^和正弦分量系数bri、以及 电压信号Vx的平均波形的一次谐波的余弦分量系数^d和正弦分量系数bxl ；介质损耗角计算模块，用于利用式子计算介质损耗角的正切值tan δ。ax\ar\+D x\Dr\
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述平均处理模块具体包括衰减因子计算子模块，用于由式子-sin (k Jif0A T) cth (k π f0Ts) /N计算准同步算法的 衰减因子rn;WJfl^T平均波形处理子模块，用于由式子+ Σ (rk)mAk sin[(2^0(t + ^―) +钤]计算信号k=\L的平均波形。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述信号获取模块具体包括第一电压信号获取子模块，用于获取原始的样品上的电压信号VO ；第一超低频滤波器，用于对第一电压信号获取子模块获取的信号进行超低频滤波；第一限幅放大器，用于将第一超低频滤波器输出的信号进行放大；第一模数转换器，用于将第一限幅放大器输出的信号进行模数转换，得到数字信号；第二电压信号获取子模块，用于获取原始的样品上的电压信号Vx;第二超低频滤波器，用于对第二电压信号获取子模块获取的信号进行超低频滤波；第二限幅放大器，用于将第二超低频滤波器输出的信号进行放大；第二模数转换器，用于将第二限幅放大器输出的信号进行模数转换，得到数字信号。
全文摘要
本发明提供一种介质损耗角的测量方法和装置，该方法包括获取样品上的电压信号V0、以及获取由流过样品上的电流信号转换得到的电压信号Vx；对上述电压信号V0和由电流信号转换成的电压信号Vx进行有限次采样；对采样的信号通过准同步算法求平均，得到电压信号V0和电压信号Vx的平均波形；对所得到的电压信号V0和电压信号Vx的平均波形做傅里叶变换，得到电压信号V0的平均波形的一次谐波的余弦分量系数ar1和正弦分量系数br1、以及电压信号Vx的平均波形的一次谐波的余弦分量系数ax1和正弦分量系数bx1；计算介质损耗角的正切值tanδ。
文档编号G01R27/26GK102095940SQ20101058811
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者张仕勇, 李永腾, 阮浩洁, 陈炯 申请人:宁波电业局