[发明专利]智能交流电桥及电器设备、绝缘材料交流参数测量方法

权利要求书

1.一种智能交流电桥，包括高压变压器；其特征在于，所述高压变压器输出绕组一端与被测试品、标准电容器一端连接；所述被测试品另一端与电流比较器第一绕组一端连接；所述标准电容器的输出经电流互感器初级绕组后接电流比较器第二绕组一端；所述第一绕组、第二绕组另一端相互连接；所述高压变压器输出绕组另一端接所述第一绕组、第二绕组的连接点；所述电流互感器次级绕组输出后分为两路，其中一路接容性平衡补偿电流调节单元，另一路经90度移相单元后和阻性平衡补偿电流调节单元连接；所述阻性平衡补偿电流调节单元、容性平衡补偿电流调节单元分别经反相开关与电流比较器的第三绕组、第四绕组连接。

2.根据权利要求1所述的智能交流电桥，其特征在于，所述电流比较器的第五绕组与平衡指示单元连接。

3.根据权利要求2所述的智能交流电桥，其特征在于，所述平衡指示单元、容性平衡补偿电流调节单元、阻性平衡补偿电流调节单元均与测量控制单元连接。

4.根据权利要求3所述的智能交流电桥，其特征在于，所述90°移相单元与所述测量控制单元连接。

5.根据权利要求1～4之一所述的智能交流电桥，其特征在于，所述阻性平衡补偿电流调节单元、容性平衡补偿电流调节单元分别通过反向开关与对应的第三绕组、第四绕组连接。

6.根据权利要求1～4之一所述的智能交流电桥，其特征在于，高压变压器输入绕组和斩波交流调压单元连接。

7.一种利用权利要求1～6之一所述智能交流电桥测量高压电器设备和绝缘材料试品交流参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)高压变压器对被测试品和标准电容器施加高压试验电压，试品电流输入电流比较器，流经标准电容器的电流经电流互感器后输入电流比较器，电流互感器对标准电容器的电流进行采样，取得损耗为零的纯容性电流作为参考电流；

2)将所述参考电流分为两路，其中一路输入到容性平衡补偿电流调节单元，容性平衡补偿电流调节单元对其中一路平衡补偿电流的幅值进行调节；另一路输入到阻性平衡补偿电流调节单元，阻性平衡补偿电流调节单元对另一路平衡补偿电流的幅值进行调节，从而完成电桥的平衡；

3)当电流比较器各绕组的电流相互抵消时，电桥处于平衡状态，根据电流比较器绕组匝数、标准电容器的标称电容量值、电桥处于平衡状态时平衡补偿电流调节值，再根据电桥平衡复数方程，计算各被测试品的交流特性参数的测量值，即被测试品等值电容C_x、试品等值电导G_x、被测试品等值电阻R_x、被测试品等值电感L_x、试品介质损耗角正切tgδ_x：

其中，U₀为试验电压；N₁、N₂、N₃、N₄分别为电流比较器绕组匝数；C_n为标准电容器电容量；D_C为容性平衡补偿电流调节值；D_R为阻性平衡补偿电流调节值；ω为角频率。

8.根据权利要求7所述的高压电器设备及绝缘材料试品的交流参数测量方法，其特征在于，步骤2)中，电桥平衡调节方法包括：首先在电桥性能确定的整个测量调节范围，即电桥的测量范围进行“全范围搜索”，即将整个测量范围分为几个区间，在区间的端点上进行平衡调节，确定平衡信号最小的区间；完成粗平衡调节；第二步采用“均匀分段法”，对平衡信号最小的区间分段，在每一分段的端点上进行平衡调节，进一步缩小平衡调节区间，完成细平衡调节；对第二步确定的平衡区间的每一个点进行平衡调节，确定最终平衡点，完成平衡的微调。

9.根据权利要求8所述的高压电器设备及绝缘材料试品的交流参数测量方法，其特征在于，步骤3)中，利用平衡指示单元的输出信号判断电桥平衡状态，具体过程包括：根据平衡指示单元测量的平衡信号幅值，对平衡补偿电流的调节状态进行判断，在以上过程中的每一步的各调节点上，平衡指示信号最小的点为最接近电桥平衡的点；整个平衡过程是在容性平衡补偿电流和阻性平衡补偿电流之间反复、交替调节，逐渐趋向于最终平衡点，也就是电桥平衡最好的点。