1、仪器结构

图2 仪器结构图
测量电路：傅立叶变换、复数运算等全部计算和量程切换、变频电源控制等。
控制面板：打印机、键盘、显示和通讯中转。
变频电源：采用SPWM开关电路产生大功率正弦波稳压输出。
升压变压器：将变频电源输出升压到测量电压，大无功输出2KVA/1分钟。
标准电容器：内Cn，测量基准。
CN电流检测：用于检测内标准电容器电流，10μA～1A。输入电阻＜2Ω。
Cx正接线电流检测：只用于正接线测量，10μA～1A。输入电阻＜2Ω。
Cx反接线电流检测：只用于反接线测量，10μA～1A。输入电阻＜2Ω。
反接线数字隔离通讯：采用精密MPPM数字调制解调器，将反接线电流信号送到低压侧。隔离电压20kV。
2、工作原理
启动测量后高压设定值送到变频电源，变频电源用PID算法将输出缓速调整到设定值，测量电路将实测高压送到变频电源，微调低压，实现准确高压输出。根据正/反接线设置，测量电路根据试验电流自动选择输入并切换量程，测量电路采用傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对标准电流和试品电流进行矢量运算，幅值计算电容量，角差计算tgδ。反复进行多次测量，经过排序选择一个中间结果。测量结束，测量电路发出降压指令变频电源缓速降压到0V。
按被测试品是否接地分两种测量方式，即正接线测量方式和反接线测量方式。两种测量方式的原理如图3所示：

a 正接线测量                  b反接线测量
图3 测量原理图
在高压电源的10kV侧，高压分两路，一路给机内标准电容CN，此电容介损非常小，可以认为介损为零，即为纯容性电流，此电流ICN 可做为容性电流基准。在Cx试品一侧，试品电流Icx通过采样电阻R采入机内，此Icx可分解成水平分量和垂直分量见图二所示，通过计算水平分量与垂直分量的比值即可得到tgδ值。
在图3（a）中Cx为非接地试品，试品电流Icx从试品末端进入采样电阻R，得到全电流值，在图3（b）中Cx为接地试品，机内Cx端直接接地，电流Icx从试品高压端到机内采样电阻取得全电流值。

 a 电流矢量法             b 试品等效电路
图4 试品等效电路

1、测量范围：电容值：4 ～ 60000 pF
介损值：0 ～ 100%
2、大误差：电容精度：±（1.0%×读数±1 pF）
             介损精度：±（1.0%×读数±0.04%）
3、分辨率：电容分辨率：小可分辨0.001 pF
             介损分辨率：小可分辨0.001%
4、高压输出：0.5 ～ 10 kV    45Hz和55Hz，电流输出 ≤200mA
5、低压输出：输出电压3 ～ 50V  输出电流3 ～ 30A