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【摘 要】采用加窗DFT分析方法，对谐振电压下介质损耗测量技术进行了研究。对相应的算法进行了理论推导，介绍了测量电路原理，及信号的采集与处理，并进行了实验测试. 结果表明，该方法具有测量准确度高、抗干扰能力强等特点，可广泛地应用于电气设备的介质损耗测量。
【关键词】DFT 介损测量 抗干扰 布莱克曼窗
一、引言
如今，电容性设备在电力系统得到了广泛的应用，而介质损耗角正切值的测量可以反映电容性设备的绝缘状况。电容性设备在正常工作时，其介质损耗正切值非常小，一旦绝缘出现问题，介损值变大。但是由于测量值非常小，测量值很容易收到现场的干扰，导致测量不准确。为了提高介损角正切值的测量精度和抗干扰能力，本文采用数字滤波，加窗DFT算法，实验结果表明：该方法可以进一步修正非同步采样，提高测量精度，抗谐波干扰能力强。
二、 介损测量硬件原理
介损测量原理如图1，图中由变压器升压，用分压电容采集电压反馈使试验电压稳定，测量电路是标准回路和试品回路构成，经采样电阻的测量电压。在由A/D采样，此两通道信号经数字滤波、傅立叶变换得到两通道的相位差即介损值。
三、介损测量数字算法
传统的傅立叶变换算法本身存在局限性：
（一）电压、电流同时采样
（二）数字处理模块采样周期是50Hz的整数倍
（三）普通的FFT运算测量介质损耗因数不准确。
现在，对于上面的局限性有一些解决办法，首先保证触发采样的一致性，但是这样硬件成本太高，并存在一定误差，与此同时，采样数据长度非50HZ整数倍， 也导致测量误差。
并且，实际信号的各次谐波分量不一定是基波的整数倍，通过DFT 计算，不能准确得到基波频率，这种误差可通过插值算法消除， 谐波间的泄漏引起的误差则需靠加布莱克曼窗的方法消除。因此，经过算法改进可以使以上误差减小，提高测量精度。
假设两通道信号为：公式1
如上面所提到的，为了提高精度可做加窗DFT测量。通过比较，加布拉克曼窗效果最好，而且没有相移。
布拉克曼窗表达式：
四、信号的采集与处理
主处理器采用TI的TMS320F2812，处理能力150MIPS，其运算速度足可以满足FIR滤波器和IIR滤波器以及FFT快速傅立叶变换软件实现。A/D转换器采用ADS1202，其是单通道AD转换器，16位分辨率，采样率40K，同时使用两片进行同步采样。
两通道信号通过电阻采样获得，然后进行放大滤波，通过A/D转换，把数据传送给DSP，DSP负责数据处理，及液晶显示、键盘控制和通信。
五、仿真分析与实验
设采样率为50kHz，即Ts =20ms；N=1000；信号基波周期T= N Ts ；
信号X1基波理论初相角为零，信号X2谐波含量占30%，基波理论初相角为30度，计算误差（即计算所得的初相角与理论值差值的绝对值）的通过仿真，误差很小。
在实际测量中，实验电压10KV，由电阻采集电流信号，经16位AD转换，由DSP处理分析数据，用高压损耗因数标准器作为标准，其测量结果如图2所示。
由以上数据可以看出，误差小于1%，与仿真结果基本相同，因此可以证明加不拉克曼窗DFT算法计算介损值可行。
六、结论
本文提出了加不拉克曼（Blackman）窗DFT分析方法，可以有效的消除栅栏效应，克服谐波再测量过程中的干扰，提高了测量精度，而且可以在恒定采样率下，电网频率波动在允许的范围内，可以实现高精度的相角测量，稳定性高。该方法通过目前的高性能DSP即可实现，应用前景十分广泛。
参考文献：
[1] W ang P， Raghuveer M R， M cDerm id W ， et al. A digitaltechnique fo r the on2line measurement of dissipation facto rand capacitance [J ]. IEEE T rans on D ielectric and E lectricalInsu lation， 2001，8 （2） ： 228 232.
[2] 柴旭峥，关根志，文习山. Tanδ高准确度测量的加权插值FFT 算法[J ] .高电压技术，2003 ，29 （2） ： 32233.
[3] 王楠，律方成，梁英，等. 基于高精度DFT 的介损数字测量方法[J]. 高电压技术，2003，29（4）：5，8.
[4] 左志强，徐阳，曹晓珑，等. 计算电容型设备介质损耗因数的相关函数法的改进[J]. 电网技术，2004，28（18）：53-57.
[5] 苏奎峰等. TMS320F2812原理与开发[M]. 电子工业出版社，2006
作者简介：
王京保，性别：男，学历：硕士研究生，单位：天威新域科技发展有限公司，职称：中级工程师。毕业学校：河北工业大学 控制理论与控制工程专业，现任公司技术部主任工程师，主要研究绝缘监测、测量仪器、软件测试等。
【关键词】DFT 介损测量 抗干扰 布莱克曼窗
一、引言
如今，电容性设备在电力系统得到了广泛的应用，而介质损耗角正切值的测量可以反映电容性设备的绝缘状况。电容性设备在正常工作时，其介质损耗正切值非常小，一旦绝缘出现问题，介损值变大。但是由于测量值非常小，测量值很容易收到现场的干扰，导致测量不准确。为了提高介损角正切值的测量精度和抗干扰能力，本文采用数字滤波，加窗DFT算法，实验结果表明：该方法可以进一步修正非同步采样，提高测量精度，抗谐波干扰能力强。
二、 介损测量硬件原理
介损测量原理如图1，图中由变压器升压，用分压电容采集电压反馈使试验电压稳定，测量电路是标准回路和试品回路构成，经采样电阻的测量电压。在由A/D采样，此两通道信号经数字滤波、傅立叶变换得到两通道的相位差即介损值。
三、介损测量数字算法
传统的傅立叶变换算法本身存在局限性：
（一）电压、电流同时采样
（二）数字处理模块采样周期是50Hz的整数倍
（三）普通的FFT运算测量介质损耗因数不准确。
现在，对于上面的局限性有一些解决办法，首先保证触发采样的一致性，但是这样硬件成本太高，并存在一定误差，与此同时，采样数据长度非50HZ整数倍， 也导致测量误差。
并且，实际信号的各次谐波分量不一定是基波的整数倍，通过DFT 计算，不能准确得到基波频率，这种误差可通过插值算法消除， 谐波间的泄漏引起的误差则需靠加布莱克曼窗的方法消除。因此，经过算法改进可以使以上误差减小，提高测量精度。
假设两通道信号为：公式1
如上面所提到的，为了提高精度可做加窗DFT测量。通过比较，加布拉克曼窗效果最好，而且没有相移。
布拉克曼窗表达式：
四、信号的采集与处理
主处理器采用TI的TMS320F2812，处理能力150MIPS，其运算速度足可以满足FIR滤波器和IIR滤波器以及FFT快速傅立叶变换软件实现。A/D转换器采用ADS1202，其是单通道AD转换器，16位分辨率，采样率40K，同时使用两片进行同步采样。
两通道信号通过电阻采样获得，然后进行放大滤波，通过A/D转换，把数据传送给DSP，DSP负责数据处理，及液晶显示、键盘控制和通信。
五、仿真分析与实验
设采样率为50kHz，即Ts =20ms；N=1000；信号基波周期T= N Ts ；
信号X1基波理论初相角为零，信号X2谐波含量占30%，基波理论初相角为30度，计算误差（即计算所得的初相角与理论值差值的绝对值）的通过仿真，误差很小。
在实际测量中，实验电压10KV，由电阻采集电流信号，经16位AD转换，由DSP处理分析数据，用高压损耗因数标准器作为标准，其测量结果如图2所示。
由以上数据可以看出，误差小于1%，与仿真结果基本相同，因此可以证明加不拉克曼窗DFT算法计算介损值可行。
六、结论
本文提出了加不拉克曼（Blackman）窗DFT分析方法，可以有效的消除栅栏效应，克服谐波再测量过程中的干扰，提高了测量精度，而且可以在恒定采样率下，电网频率波动在允许的范围内，可以实现高精度的相角测量，稳定性高。该方法通过目前的高性能DSP即可实现，应用前景十分广泛。
参考文献：
[1] W ang P， Raghuveer M R， M cDerm id W ， et al. A digitaltechnique fo r the on2line measurement of dissipation facto rand capacitance [J ]. IEEE T rans on D ielectric and E lectricalInsu lation， 2001，8 （2） ： 228 232.
[2] 柴旭峥，关根志，文习山. Tanδ高准确度测量的加权插值FFT 算法[J ] .高电压技术，2003 ，29 （2） ： 32233.
[3] 王楠，律方成，梁英，等. 基于高精度DFT 的介损数字测量方法[J]. 高电压技术，2003，29（4）：5，8.
[4] 左志强，徐阳，曹晓珑，等. 计算电容型设备介质损耗因数的相关函数法的改进[J]. 电网技术，2004，28（18）：53-57.
[5] 苏奎峰等. TMS320F2812原理与开发[M]. 电子工业出版社，2006
作者简介：
王京保，性别：男，学历：硕士研究生，单位：天威新域科技发展有限公司，职称：中级工程师。毕业学校：河北工业大学 控制理论与控制工程专业，现任公司技术部主任工程师，主要研究绝缘监测、测量仪器、软件测试等。