一种频域介电谱测试仪用信号检测装置，包括通信连接的上位机和核心处理模块，核心处理模块电性连接有调频信号发生模块、高压放大模块和相位比较模块。在电流信号调理模块中尽可能的提升电流信号放大电路的放大倍数，即使信号失真也不影响测量的准确度，避免了现有的电流全波形采集方法中对电流信号调理过程中失真导致的结果偏差，提升了测量的准确度；通过电压信号调理模块和电流信号调理模块获得差分电压信号和差分电流信号，有效提升信号的信噪比；使用超高速电压比较器获取两路与电压信号和电流信号同相位的方波信号，在FPGA中进行相位差的测量，省去了宽频段范围内电压信号和电流信号的模数转换模块，降低了硬件电路的复杂程度。杂程度。杂程度。
【技术实现步骤摘要】
一种频域介电谱测试仪用信号检测装置
[0001]本技术涉及电力系设备绝缘状态检测领域，具体的说是一种频域介电谱测试仪用信号检测装置。
技术介绍
[0002]当前的频域介电谱检测仪能够在1mHz
‑
10kHz频率范围内对高压电气设备的介质损耗角正切进行测量，利用测量结果对高压电气设备的绝缘状况进行评估。其检测流程一般为：在高压电气设备的绝缘两端施加不同频率的电压，测量绝缘的泄漏电流的波形，测量施加电压的波形，计算泄漏电流和施加电压的相位角，计算两个相位角差值的正切获得电气设备绝缘的介质损耗。
[0003]相位角的测量精度受泄漏电流的波形、施加电压的波形的信噪比影响很大，同时受相位角计算方法的准确度影响很大。传统的工频介质损耗测量方法常采用电桥法进行测量，在单一频率下，电桥测量方法有很高的精度，但是在频率范围达到8个数量级范围内，大部分频点下，泄漏电流的幅值过低，导致电桥测量法的精度大幅降低。
[0004]CN202022666791.5提供一种变压器宽频介损检测系统的微电流检测装置，通过采用电阻反馈法和静电计级的放大器芯片联合进行微弱电流的采样，达到了良好的检测效果，并能够在宽频率范围内对变压器介损中的微电流进行有效且精确的检测。
[0005]CN202110053756.2提供一种宽频介损检测装置中的介质损耗角正切计算方法，利用叠加算法进行信号滤波的同时对信号的相位不产生任何影响，同时利用最小二乘算法计算迭代过程中的视在相位角有效消除随机噪声导致信号局部畸变对计算结果的影响，利用卡尔曼滤波算法进行迭代运算实现逐步提升计算精度，进一步降低滤波算法对原始信号的相位偏移，获得较高的测量精度，大幅降低了介损检测设备硬件的复杂程度。
[0006]但是，在不同频率下，泄漏电流的幅值变化范围很大，变化范围通常达到7个数量级以上，对信号调理电路和信号采集电路的要求很高，大幅提高仪器成本。频域介电谱测试仪的一个重要技术难点在于，在不同频率下，大动态范围的泄漏电流与电压相位角的测量不精确。
技术实现思路
[0007]为了解决现有技术中存在的大动态范围的泄漏电流与电压相位角的测量精确度低的问题，本技术提供一种频域介电谱测试仪用信号检测装置，包括通信连接的上位机和核心处理模块，核心处理模块电性连接有调频信号发生模块、高压放大模块和相位比较模块；所述调频信号发生模块与所述高压放大模块电性连接；
[0008]所述高压放大模块电性连接有电压信号调理模块；
[0009]所述高压放大模块通过高压电气设备电性连接有电流信号调理模块；
[0010]所述电压信号调理模块和所述电流信号调理模块均与所述相位比较模块相连接。
[0011]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述电压信号调
理模块包括降压电路和电压差分电路，降压电路用于对接收高压放大模块发出的放大后的电压进行降压，电压差分电路用于将电压信号有对地单端信号转换为差分信号。
[0012]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述电流调理模块包括电流信号放大电路和电流差分电路，电流信号放大电路用于将接收高压放大模块发出的电流信号转换成电压信号，电流差分电路用于将转换的电压信号进行差分转换。
[0013]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述相位比较模块用于将收到的差分电压信号和差分电流信号进行进行相位比较，获得两路信号的相位差，并将两路方波信号发送给核心处理模块。
[0014]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述电流信号放大电路包括一级放大电路和一级电压跟随电路，一级放大电路用于将电流信号转换成电压型电流信号，同时将该信号的放大；一级电压跟随电路用于提升电压型电流信号的带载能力。
[0015]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述一级放大电路和一级电压跟随电路均采用精密运算放大器AD8676。
[0016]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述电流差分电路采用可编程差分运算放大器PGA281。
[0017]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述核心处理模块采用EP4CE40F23C8N型FPGA。
[0018]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述相位比较模块采用TLV3501型超高速电压比较器。
[0019]作为上述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的进一步优化：所述调频信号发生模块采用DDS发生器作为核心芯片。
[0020]与现有技术相比，本技术有如下有益效果：在电流信号调理模块中尽可能的提升电流信号放大电路的放大倍数，即使信号失真也不影响测量的准确度，避免了现有的电流全波形采集方法中对电流信号调理过程中失真导致的结果偏差，提升了测量的准确度；通过电压信号调理模块和电流信号调理模块获得差分电压信号和差分电流信号，有效提升信号的信噪比；使用超高速电压比较器获取两路与电压信号和电流信号同相位的方波信号，在FPGA中进行相位差的测量，省去了宽频段范围内电压信号和电流信号的模数转换模块，降低了硬件电路的复杂程度。
附图说明
[0021]图1是本技术一种频域介电谱测试仪用信号检测装置的整体架构图；
[0022]图2是本技术一种频域介电谱测试仪用信号检测装置电压信号调理模块的电路图；
[0023]图3是本技术一种频域介电谱测试仪用信号检测装置电流信号放大电路图；
[0024]图4是本技术一种频域介电谱测试仪用信号检测装置电流信号差分电路图；
[0025]图5是本技术一种频域介电谱测试仪用信号检测装置相位比较模块的电路图。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本技术的技术方案做进一步的详细阐述，本技术以下各实施例中未详细记载和公开的部分，均应理解为本领域技术人员所知晓或应当知晓的现有技术。
[0027]如图1所示，一种频域介电谱测试仪用信号检测装置，包括通信连接的上位机和核心处理模块，核心处理模块电性连接有调频信号发生模块、高压放大模块和相位比较模块，核心控制模块控制调频信号发生模块输出对应频率的信号，核心控制模块调节高压放大模块的放大倍数，核心处理模块读取相位比较模块输出的方波信号并计算方波信号的时长。
[0028]调频信号发生模块采用DDS发生器作为核心芯片，调频信号发生模块输出信号的幅值、频率和相位这三个参数的值由上位机设定，并通过核心控制模块输出至DDS发生器。一般情况，调频信号发生模块输出的信号频率范围为1mHz
‑
10kHz。
[0029]调频信号发生模块与高压放大模块电性连接，调频信号发生模块的输出信号发送给高压放大模块，高压放大模块将调频信号发生模块的输出信号进行放大。一般情况下，高压放大模块的输出电压范围为0
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种频域介电谱测试仪用信号检测装置，其特征在于：包括通信连接的上位机和核心处理模块，核心处理模块电性连接有调频信号发生模块、高压放大模块和相位比较模块；所述调频信号发生模块与所述高压放大模块电性连接；所述高压放大模块电性连接有电压信号调理模块；所述高压放大模块通过高压电气设备电性连接有电流信号调理模块；所述电压信号调理模块和所述电流信号调理模块均与所述相位比较模块相连接。2.如权利要求1所述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置，其特征在于：所述电压信号调理模块包括降压电路和电压差分电路，降压电路用于对接收高压放大模块发出的放大后的电压进行降压，电压差分电路用于将电压信号有对地单端信号转换为差分信号。3.如权利要求2所述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置，其特征在于：所述电流调理模块包括电流信号放大电路和电流差分电路，电流信号放大电路用于将接收高压放大模块发出的电流信号转换成电压信号，电流差分电路用于将转换的电压信号进行差分转换。4.如权利要求3所述一种频域介电谱测试仪用信号检测装置，其特征在于：所述相位比较模块用于将收到的差分电压信号和差分电...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨知非，董曼玲，孙芊，郭磊，詹振宇，马云瑞，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：
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