介质损耗角正切值的在线监测
绝缘在线监测损耗因数tgδ的方法很多，如电桥法、全数字测量法等，常用的方法是监测绝缘体的泄漏电流及PT信号，通过计算泄漏电流和电压的相角差而得到介质损耗角正切值tgδ的数值。

其测量原理大都使用硬件鉴相及过零比较的方法。

目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换（FFT）的方法来求介损。

取运行设备PT的标准电压信号与设备泄漏电流信号直接经高速A/D采样转换后送入计算机，通过软件的方法对信号进行频谱分析，仅抽取50Hz的基本信号进行计算求出介损。

这种方法能消除各种高次谐波的干扰，测试数据稳定，能很好地反映出设备的绝缘变化。

但由于绝缘体的泄漏电流非常微弱，而且现场的干扰较大，要准确监测绝缘体的泄漏电流比较困难。

因此，要实现绝缘损耗因数tgδ的在线监测，必须解决微弱电流的取样及抗干扰问题。

一、电桥法
电桥法在线监测tgδ的原理图如4-2所示，由电压互感器带来的角差，可通过RC移相电路予以校正。

然而角差会随负载大小等因素的影响有所变动，所以校正也不可能是很理想的。

电桥中R3，C4的调动可以手动，也可以自动。

由于是有触头的调节，为了长年的使用，必须选择十分可靠的R3，C4可调节元件。

电桥法的优点是，它的测量与电源波形及频率不相关；其缺点是，由于R3的接入，改变了被测设备原有的状态。

为了安全，还要装有周密的保护装置。

图4-2 电桥法在线监测tgδ原理图
C x——试品；C0——标准电容器；PT——电压互感器；G——指零仪
二、全数字测量法
全数字测量法又称数字积分法，这是一种用A/D转换器分别对电压和电流波形进行数字采集，然后根据傅里叶分析法的原理进行的数字运算，最终可以求得tgδ值。

被测设备的电压信号由同相的电压互感器PT提供，或再经电阻分压器输出。

电流信号由电容式套管末屏C x2接地线或设备接地线上所环绕的低频电流传感器CT获得。

由后者把电流信号转换为电压信号。

这种CT需要特殊设计，以使所产生的角差极小。

由于获取电流
信号方面的限制，全数字测量法仅限于使用在电容型设备上。

图4-3表示电压和电流信号的拾取。

(a)
I
C x
C x
PT
C 2C 1
图4-3 电压和电流信号的拾取 （a ）电压信号的拾取；（b ）电流信号的拾取
实际的电压波和电流波是含有谐波的周期性函数。

在电路原理中已阐明，当一个周期性函数f(t)，在满足狄里赫利条件时，它可以展开成三角形式的傅里叶级数：
0n n n 1f (t)a (a cos n t+b sinn t)ωω∞
==+∑ （4-1）
或 0n
n n 1f (t)A A sin(n t+)ωθ∞==+∑ （4-2）
式中，ω为基波角频。

现只取基波，即只取n=1的一个项，其中幅值
1A = （4-3）
各有关电路原理的书籍中均已证明了系数
T 102a f(t)cos tdt T
ω=
⎰ （4-4） 其中，T 为周期。

系数 T 102b f(t)sin tdt T ω=
⎰ （4-5） 111arctan(a /b )θ= （4-6）
对于流过试品的电流i （t ）和加在试品上同一个相的电压u(t)的两路信号，分别可以通过式（4-4）~（4-6）求得各自的电流及电压基波幅值I 1，U 1和基波相位θi 和θu 。

这样可得介质损失角正切
i u tan ()2πδδθθ≈=
-- （4-7）
所测介质的电容为
x 11C I cos /(U )δω= （4-8）
在理想条件下，根据采样定理的概念，A/D 的采样率不必取得很高，即可达到足够的准确度。

在此条件下，求系数a 1和b 1时的数字积分的运算工作量不大。

但是电力系统的频率f 允许在一定范围内变动（我国为（50±0.5）Hz ），尽管采样率可以很准确地达到一定值，但真正要实现同步采样是比较困难的。

同步采样是指被采样信号的真正周期T 等于等间隔采样周期T s 的整数倍。

不能实现同步采样就会产生非同步采样误差。

为了解决或减小这一误差，需在软件或硬件上另行采取措施，例如采样方法可采用准同步采样。

本法的优点是硬件系统比直接测量介质损耗角δ的方法简单。

此外，因只对基波进行运算，故等于对谐波进行了比较理想的数字滤波。