[发明专利]一种高压电容电桥扩频装置及扩频方法

说明书

本发明涉及一种高压电容电桥扩频装置及扩频方法，其中，扩频装置包括高压电源、标准电容器、被测电容其和电流比较仪，其特征在于：还包括连接信号提取电路、锁相环电路和相敏检波电路。

技术领域

本发明属于高精度仪器仪表仪器领域，尤其涉及一种高压电容电桥扩频装置及方法。

背景技术

高压电容电桥是测量介质损耗tgδ值的一种特殊的交流电桥。在进行测量时，整个线路被构成一个桥形线路，并采用了比较式的测量方式，也就是将被测量与已知量进行比较，从而确定被测量的大小的一种仪器。之所以称高压电桥为特殊的交流电桥，除了两者在结构上和测量要求上不同以外，在测量时对试验电压及频率的要求也有所不同，一般的交流电桥的测量时的试验电压的频率范围是在40Hz至200kHz，电压是在200V以内的交流电压，而高压电桥的试验电压则是在工频下，而且电压为1kV以上的交流高电压。所以总的来说，高压电桥是一种特殊的交流电桥。

高压电容电桥的主要在工频高压下测量各类绝缘材料(如各种绝缘油及绝缘材料)和电力容性设备(如变压器，互感器，电容器，电力电缆等)的电容量及介质损耗因数，并通过介质损耗因数来判断绝缘设备的绝缘水平。如图1，示出了工频高压电容电桥原理图，其中，高压电源通过两并联的标准电容器和被测电容器后两路电流IN₁、IN₂会流入电流比较仪中，指零仪D会测量出其不平衡电流，根据不平衡电流的幅值和相位调节电流比较仪的匝数，进而使其平衡。

然而，大部分的电力设备在实际运行过程中，都会遇到许多谐波分量，并由某些特定的谐波对其造成损坏，从而影响整个电网的安全。而图1中的方案只在50Hz或60Hz下工作，其不能直接在400Hz下应用，除了损耗在计算时需要引入相应系数外，主要原因为在50Hz下其不平衡电流的测量通过一系列滤波手段把低于及高于50Hz的信号尽可能滤除，以达到最好的信噪比，如直接使用在50Hz～400Hz下，高频信号会产生极大衰减，不能满足要求。如采用50Hz电桥的直接滤波方法也不能满足现有需求，主要原因为所研制的电桥为50Hz～400Hz宽频电桥，频率不固定，其指标较高，如使用多套滤波电路其准确度与频率的数量为一对矛盾点，想要针对频率范围内的所有频率都达到最佳的滤波效果是很难的，所以研制了基于自动锁频技术的高压电容电桥。

所以目前在这些电力设备试验中，需要对其在不同频率下进行绝缘性能的测试，来判断绝缘在不同频率下的绝缘水平，从而更好的保证整个电网的运行安全。

发明内容

本发明鉴于上述的情况，提供一种能解决上述问题的高压电容电桥扩频电路和方法。具体而言，本发明提供一种高压电容电桥扩频装置，其特征在于：包括高压电源、标准电容器、被测电容器、电流比较仪和扩频电路。

进一步的，其特征在于：所述扩频电路包括连接信号提取电路、锁相环电路和相敏检波电路。

进一步的，其特征在于：所述信号提取电路为积分器。

进一步的，其特征在于：所述积分器与高电流比较仪中的与标准电容器电连接的线圈相连。

进一步的，其特征在于：所述锁相环电路包括依次连接的鉴相器、滤波器、振荡器，振荡器输出参考信号Vref，并且Vref还被反馈到鉴相器中，所述锁相环电路还包括放大器和倍频器，信号Vout通过放大器和倍频器后输出到振荡器。

进一步的，其特征在于：相敏检波电路包括两路电路，每一路均包括两个乘法器、一个正交信号发生器、和两个低通滤波器LPF。

本发明还提供一种高压电容电桥扩频方法，其特征在于，采用上面一项所述的装置实现。