本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)性能在線監(jiān)測方法與設(shè)備，尤其是一種微電網(wǎng)三相IT系統(tǒng)電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測方法及裝置。

背景技術(shù)：

太陽能、風能、地熱能發(fā)電系統(tǒng)，以及移動發(fā)電車、汽柴油發(fā)電機等微電網(wǎng)系統(tǒng)對礦井、野外醫(yī)療車、船舶等負荷供電時，要求供電的可靠性高，安全性好。采用IT系統(tǒng)供電是一種很好的選擇。IT系統(tǒng)出現(xiàn)第一次故障時故障電流小，電氣設(shè)備金屬外殼不會產(chǎn)生危險性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，使電氣設(shè)備繼續(xù)運行，但需要對其電能質(zhì)量及絕緣性能進行在線監(jiān)測并通過報警裝置告知，及時檢查消除故障。

目前的IT系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測中，廣泛采用基于注入信號的檢測方法，通過采集注入信號時采樣電阻的電壓或者IT系統(tǒng)相線上的電流，當IT系統(tǒng)對地短路或者絕緣劣化時，其對地絕緣電阻下降，注入信號時采樣電阻上的電壓或者IT系統(tǒng)相線上的電流中故障特征量劇增，可據(jù)此進行判斷。采用注入信號法監(jiān)測IT系統(tǒng)絕緣時，不管注入的是直流信號、單頻交流信號，還是雙頻交流信號，都需要相應的獨立信號源，系統(tǒng)復雜；且獨立信號源的電壓有效值不允許超過50V，給故障特征量的判斷及故障選線定位帶來困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決IT系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測中存在的問題，本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)三相IT系統(tǒng)電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測方法，所述方法將監(jiān)測窄脈沖電壓加載在相線之間通過保護地形成的回路上，形成相應的對地窄脈沖電壓；依據(jù)監(jiān)測窄脈沖電壓及相應的對地窄脈沖電壓進行絕緣性能在線檢測；依據(jù)三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)分析電能質(zhì)量。

所述監(jiān)測窄脈沖電壓為將所述三相IT系統(tǒng)的線電壓以脈沖導通方式加載形成，通過電子開關(guān)脈沖式開通實現(xiàn)。所述電子開關(guān)脈沖式開通的時刻為三相IT系統(tǒng)線電壓的過零點。

所述監(jiān)測窄脈沖電壓及相應的對地窄脈沖電壓至少有3組。

本發(fā)明還提供了一種微電網(wǎng)三相IT系統(tǒng)電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測裝置，用于實現(xiàn)上述電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測方法。所述裝置包括控制器單元、絕緣信號取樣單元、電壓電流取樣單元。

所述絕緣信號取樣單元包括第一信號取樣支路、第二信號取樣支路、第三信號取樣支路以及取樣電阻；第一信號取樣支路包括串聯(lián)連接的第一電子開關(guān)、第一限流電阻，第二信號取樣支路包括串聯(lián)連接的第二電子開關(guān)、第二限流電阻，第三信號取樣支路包括串聯(lián)連接的第三電子開關(guān)、第三限流電阻；第一信號取樣支路的一端連接至三相交流IT系統(tǒng)的相線A，第二信號取樣支路的一端連接至三相交流IT系統(tǒng)的相線B，第三信號取樣支路的一端連接至三相交流IT系統(tǒng)的相線C；第一信號取樣支路的另外一端、第二信號取樣支路的另外一端、第三信號取樣支路的另外一端與取樣電阻的一端連接，取樣電阻的另外一端連接至保護地。

所述三相交流IT系統(tǒng)的對地窄脈沖電壓包括相線A對地窄脈沖電壓、相線B對地窄脈沖電壓、相線C對地窄脈沖電壓，由控制器單元分別控制第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)開通獲取。

所述裝置實現(xiàn)電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測的具體步驟包括：

步驟1、采樣獲取相線A對地窄脈沖電壓、相線B對地窄脈沖電壓、相線C對地窄脈沖電壓；采樣獲取三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)；

步驟2、分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，獲取分別與相線A對地窄脈沖電壓、相線B對地窄脈沖電壓、相線C對地窄脈沖電壓相應的監(jiān)測窄脈沖電壓；分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，得到電能質(zhì)量指標；

步驟3、聯(lián)立相線A對地窄脈沖電壓及與相應的監(jiān)測窄脈沖電壓之間的關(guān)系表達式、相線B對地窄脈沖電壓及與相應的監(jiān)測窄脈沖電壓之間的關(guān)系表達式、相線C對地窄脈沖電壓及與相應的監(jiān)測窄脈沖電壓之間的關(guān)系表達式并組成方程組；

步驟4、解方程組，求取相線A對地絕緣電阻值、相線B對地絕緣電阻值、相線C對地絕緣電阻值；

步驟5、結(jié)果處理，回到步驟1。

所述相線A對地窄脈沖電壓可以包括相線A第一對地窄脈沖電壓、相線A第二對地窄脈沖電壓，由控制器單元控制第一電子開關(guān)分別在相線B與相線C間線電壓過零、相線A與相線B間線電壓過零時開通獲?。凰鱿嗑€B對地窄脈沖電壓可以包括相線B第一對地窄脈沖電壓、相線B第二對地窄脈沖電壓，由控制器單元控制第二電子開關(guān)分別在相線C與相線A間線電壓過零、相線B與相線C間線電壓過零時開通獲?。凰鱿嗑€C對地窄脈沖電壓可以包括相線C第一對地窄脈沖電壓、相線C第二對地窄脈沖電壓，由控制器單元控制第三電子開關(guān)分別在相線A與相線B間線電壓過零、相線C與相線A間線電壓過零時開通獲取。此時所述裝置實現(xiàn)電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測的具體步驟包括：

步驟一、采樣獲取對地窄脈沖電壓；采樣獲取和三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)；

步驟二、分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，獲取分別與相線A第一對地窄脈沖電壓、相線A第二對地窄脈沖電壓、相線B第一對地窄脈沖電壓、相線B第二對地窄脈沖電壓、相線C第一對地窄脈沖電壓、相線C第二對地窄脈沖電壓相應的監(jiān)測窄脈沖電壓；分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，得到電能質(zhì)量指標；

步驟三、根據(jù)對地窄脈沖電壓信號進行判斷，如果相線A、相線B、相線C的對地絕緣均正常，則回到步驟一；

步驟四、根據(jù)對地窄脈沖電壓信號進行判斷，如果相線A、相線B、相線C中的一根相線對地短路，則到步驟七；

步驟五、根據(jù)對地窄脈沖電壓信號進行判斷，分別判斷相線A、相線B、相線C是否對地絕緣不良；

步驟六、計算1根相線對地絕緣不良時該相線的對地絕緣電阻值，或者計算2根相線對地絕緣不良時該2根相線各自的對地絕緣電阻值，或者計算3根相線對地絕緣不良時該3根相線各自的對地絕緣電阻值；

步驟七、結(jié)果處理，回到步驟一。

所述第一信號取樣支路還包括串聯(lián)的第一二極管，所述第二信號取樣支路還包括串聯(lián)的第二二極管，所述第三信號取樣支路還包括串聯(lián)的第三二極管；

所述第一信號取樣支路還包括第四二極管，第二信號取樣支路還包括第五二極管，第三信號取樣支路還包括第六二極管；所述第四二極管反向并聯(lián)在第一電子開關(guān)上，第五二極管反向并聯(lián)在第二電子開關(guān)上，第六二極管反向并聯(lián)在第三電子開關(guān)上。二極管反向并聯(lián)在電子開關(guān)上，指的是二極管的陰極連接至電子開關(guān)的電流流入端，陽極連接至電子開關(guān)的電流流出端。

所述第一二極管使第一電子開關(guān)上的電流只能從相線A流向保護地，第二二極管使第二電子開關(guān)上的電流只能從相線B流向保護地，第三二極管使第三電子開關(guān)上的電流只能從相線C流向保護地；或者是，第一二極管使第一電子開關(guān)上的電流只能從保護地流向相線A，第二二極管使第二電子開關(guān)上的電流只能從保護地流向相線B，第三二極管使第三電子開關(guān)上的電流只能從保護地流向相線C。

所述裝置還可以包括報警單元、人機交互單元、校驗單元中的一個單元或者多個單元。

本發(fā)明的有益效果是：(1)同時實現(xiàn)微電網(wǎng)三相IT系統(tǒng)電能質(zhì)量和絕緣性能的在線檢測；(2)無需注入外加獨立信號，即可實現(xiàn)對三相三線制交流IT系統(tǒng)的絕緣性能在線監(jiān)測；(3)監(jiān)測信號是直流窄脈沖電壓，可以消除相線對地電容對絕緣電阻監(jiān)測的影響；(4)能夠準確計算出三相三線制交流IT系統(tǒng)3根相線各自的對地絕緣電阻值，除能夠監(jiān)測短路故障外，還能夠判斷相線絕緣劣化的程度。

附圖說明

圖1為電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測裝置實施例組成框圖；

圖2為絕緣信號取樣單元實施例電路原理圖；

圖3為絕緣信號取樣單元實施例第一電子開關(guān)開通時的等效電路圖；

圖4為絕緣信號取樣單元實施例第二電子開關(guān)開通時的等效電路圖；

圖5為絕緣信號取樣單元實施例第三電子開關(guān)開通時的等效電路圖；

圖6為相線交流電壓波形及對地窄脈沖電壓信號示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1所示為電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測裝置實施例組成框圖。圖1實施例包括控制器單元100、絕緣信號取樣單元200、電壓電流取樣單元300、校驗單元400、報警單元500、人機交互單元600。A、B、C分別為三相交流IT系統(tǒng)的相線A、相線B、相線C，三相交流IT系統(tǒng)為沒有中性線的三線制系統(tǒng)；PE為IT系統(tǒng)的保護導體或者保護地。

如圖2所示為絕緣信號取樣單元實施例電路原理圖，包括第一電子開關(guān)M1、第二電子開關(guān)M2、第三電子開關(guān)M3、第一限流電阻R_E1、第二限流電阻R_E2、第三限流電阻R_E3、取樣電阻R_S、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6；第一電子開關(guān)M1、第一限流電阻R_E1、第一二極管D1、第四二極管D4組成第一信號取樣支路，第二電子開關(guān)M2、第二限流電阻R_E2、第二二極管D2、第五二極管D5組成第二信號取樣支路，第三電子開關(guān)M3、第三限流電阻R_E3、第三二極管D3、第六二極管D6組成第三信號取樣支路。圖2中，R_F1、R_F2、R_F3分別為相線A、相線B、相線C的對地絕緣電阻；K1、K2、K3分別為第一電子開關(guān)M1、第二電子開關(guān)M2、第三電子開關(guān)M3的控制信號，K1、K2、K3來自控制器單元。第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)為全控型電子開關(guān)，圖2實施例中，M1、M2、M3采用三極管型光電耦合器。第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)也可以用直流固態(tài)繼電器或者其他全控型電子開關(guān)來替換。

圖2實施例中，第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6分別保護第一電子開關(guān)M1、第二電子開關(guān)M2、第三電子開關(guān)M3，使其免遭過高的反向電壓；當?shù)谝浑娮娱_關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)能夠承受所在電路的反向電壓時，第四二極管、第五二極管、第六二極管并不必要。

所述裝置將監(jiān)測窄脈沖電壓加載在相線之間通過保護地形成的回路上，測量相應的對地窄脈沖電壓；依據(jù)監(jiān)測窄脈沖電壓及相應的對地窄脈沖電壓進行絕緣性能在線檢測；監(jiān)測窄脈沖電壓通過控制三相IT系統(tǒng)相線之間的線電壓之一脈沖式加載形成。第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)均為短時間的、脈沖式的開通，且每次只控制其中的一個開通與導通。第一電子開關(guān)可以控制在相線A電位高于等于保護地PE電位時開通，此時第一電子開關(guān)上的電流只能從相線A流向保護地PE，或者是控制在相線A電位低于保護地PE電位時開通，此時第一電子開關(guān)上的電流只能從保護地PE流向相線A；同樣地，第二電子開關(guān)可以控制在相線B電位高于保護地PE電位時開通，此時第二電子開關(guān)上的電流只能從相線B流向保護地PE，或者是控制在相線B電位低于保護地PE電位時開通，此時第二電子開關(guān)上的電流只能從保護地PE流向相線B；第三電子開關(guān)可以控制在相線C電位高于保護地PE電位時開通，此時第三電子開關(guān)上的電流只能從相線C流向保護地PE，或者是控制在相線C電位低于保護地PE電位時開通，此時第三電子開關(guān)上的電流只能從保護地PE流向相線C。由于保護地PE電位與A、B、C三相電位及其對地絕緣相關(guān)，因此，當某相線電位高于或者等于另外兩根相線電位時，該相線電位肯定高于等于保護地PE電位；或者是當某相線電位低于或者等于另外兩根相線電位時，該相線電位肯定低于等于保護地PE電位。

圖2實施例中，第一二極管D1使第一電子開關(guān)M1的電流只能從相線A流向保護地PE，第二二極管D2使第二電子開關(guān)M2電流只能從相線B流向保護地PE，第三二極管D3使第三電子開關(guān)M3電流只能從相線C流向保護地PE；當?shù)谝浑娮娱_關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)具有單向?qū)ㄐ阅芮覜]有并聯(lián)第四二極管、第五二極管、第六二極管時，第一二極管、第二二極管、第三二極管并不必要。

將圖2實施例中的第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6中的部分反向連接，第一電子開關(guān)M1、第二電子開關(guān)M2、第三電子開關(guān)M3的電流方向中的部分反向連接，則M1、M2、M3的電流只能部分從保護地PE流向相線，其余部分的從相線流向保護地PE。當將圖2實施例中的第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6全部反向連接，第一電子開關(guān)M1、第二電子開關(guān)M2、第三電子開關(guān)M3的電流方向全部反向連接，則第一二極管D1使第一電子開關(guān)M1的電流只能從保護地PE流向相線A，第二二極管D2使第二電子開關(guān)M2電流只能從保護地PE流向相線B，第三二極管D3使第三電子開關(guān)M3電流只能從保護地PE流向相線C。

如圖3所示為絕緣信號取樣單元實施例第一電子開關(guān)開通時的等效電路圖，相線A對地窄脈沖電壓U₁由控制器單元控制M1開通獲取。圖3中開通M1時，相線A電位應高于保護地PE電位。圖3的3個線電壓U_AB、U_BC、U_AC中只有2個是獨立的，使用其中的2個監(jiān)測窄脈沖電壓即可。令圖3中的U_AB為U_AB4，U_BC為U_BC4，且令R_E1＝R_E，有R₄＝R_E1+R_S＝R_E+R_S。此時有

如圖4所示為絕緣信號取樣單元實施例第二電子開關(guān)開通時的等效電路圖，相線B對地窄脈沖電壓U₂由控制器單元控制M2開通獲取。圖4中開通M2時，相線B電位應高于保護地PE電位。圖4的3個線電壓U_BC、U_CA、U_BA中只有2個是獨立的，使用其中的2個監(jiān)測窄脈沖電壓即可。令圖4中的U_BC為U_BC5，U_CA為U_CA5，且令R_E2＝R_E，有R₄＝R_E2+R_S＝R_E+R_S。此時有

如圖5所示為絕緣信號取樣單元實施例第三電子開關(guān)開通時的等效電路圖，相線C對地窄脈沖電壓U₃由控制器單元控制M3開通獲取。圖5中開通M3時，相線C電位應高于保護地PE電位。圖5的3個線電壓U_CA、U_AB、U_CB中只有2個是獨立的，使用其中的2個監(jiān)測窄脈沖電壓即可。令圖5中的U_CA為U_CA6，U_AB為U_AB6，且令R_E3＝R_E，有R₄＝R_E3+R_S＝R_E+R_S。此時有

式(1)、式(2)、式(3)中，只有R_F1、R_F2、R_F3為未知量，分別測量第一電子開關(guān)開通時的監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB4、U_BC4和相線A對地窄脈沖電壓U₁，第二電子開關(guān)開通時的監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC5、U_CA5和相線B對地窄脈沖電壓U₂，第三電子開關(guān)開通時的監(jiān)測窄脈沖電壓U_CA6、U_AB6和相線C對地窄脈沖電壓U₃，聯(lián)立式(1)、式(2)、式(3)即可計算出R_F1、R_F2、R_F3。計算R_F1、R_F2、R_F3和實現(xiàn)電能質(zhì)量在線檢測的具體步驟包括：

步驟1、采樣獲取相線A對地窄脈沖電壓、相線B對地窄脈沖電壓、相線C對地窄脈沖電壓；采樣獲取三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)；

步驟2、分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，獲取分別與相線A對地窄脈沖電壓、相線B對地窄脈沖電壓、相線C對地窄脈沖電壓相應的監(jiān)測窄脈沖電壓；分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，得到電能質(zhì)量指標；

步驟3、聯(lián)立相線A對地窄脈沖電壓及與相應的監(jiān)測窄脈沖電壓之間的關(guān)系表達式、相線B對地窄脈沖電壓及與相應的監(jiān)測窄脈沖電壓之間的關(guān)系表達式、相線C對地窄脈沖電壓及與相應的監(jiān)測窄脈沖電壓之間的關(guān)系表達式并組成方程組；

步驟4、解方程組，求取相線A對地絕緣電阻值、相線B對地絕緣電阻值、相線C對地絕緣電阻值；

步驟5、結(jié)果顯示及報警處理，回到步驟1。

式(1)中，當選擇U_BC4＝0、即在圖3中的U_BC＝0或者是U_AB4＝0、即在圖3中的U_AB＝0時開通M1可以簡化表達式，給計算帶來便利，U_BC＝0、U_AB＝0時分別開通M1得到的相線A對地窄脈沖電壓U₁分別表示為相線A第一對地窄脈沖電壓U₁₁、相線A第二對地窄脈沖電壓U₁₂。式(2)、式(3)同樣如此，電子開關(guān)脈沖式開通的時刻為三相IT系統(tǒng)線電壓的過零點，在圖4中的U_CA＝0、U_BC＝0時分別開通M2得到的相線B對地窄脈沖電壓U₂分別表示為相線B第一對地窄脈沖電壓U₂₁、相線A第二對地窄脈沖電壓U₂₂；在圖5中的U_AB＝0、U_CA＝0時分別開通M3得到的相線C對地窄脈沖電壓U₃分別表示為相線C第一對地窄脈沖電壓U₃₁、相線A第二對地窄脈沖電壓U₃₂。

圖3中，相線A第一對地窄脈沖電壓U₁₁由控制器單元控制M1在U_BC＝0時開通獲取，設(shè)此時加載在相線之間、通過PE形成的回路上的監(jiān)測窄脈沖電壓為U_AB1，即圖3中的U_AB，U₁₁為此時圖3中的U₁；相線A第二對地窄脈沖電壓U₁₂，由控制器單元控制M1在U_AC＝0或者U_AB＝0時開通獲取，設(shè)此時加載在相線之間、通過PE形成的回路上的監(jiān)測窄脈沖電壓為U_AB3或者U_BC2，即圖3中的U_AB或者U_BC，U₁₂為此時圖3中的U₁。選擇U_BC＝0、或者U_AC＝0、或者U_AB＝0等過零點開通M1時，選擇的過零點相線A電位應高于保護地PE電位，M1電流從相線A流向保護地PE。

圖4中，相線B第一對地窄脈沖電壓U₂₁由控制器單元控制M2在U_CA＝0時開通獲取，設(shè)此時加載在相線之間、通過PE形成的回路上的監(jiān)測窄脈沖電壓為U_BC1，即圖4中的U_BC，U₂₁為此時圖4中的U₂；相線B第二對地窄脈沖電壓U₂₂，由控制器單元控制M2在U_BA＝0或者U_BC＝0時開通獲取，設(shè)此時加載在相線之間、通過PE形成的回路上的監(jiān)測窄脈沖電壓為U_BC3或者U_CA2，即圖4中的U_BC或者U_CA，U₂₂為此時圖4中的U₂。選擇U_CA＝0、或者U_BA＝0、或者U_BC＝0等過零點開通M2時，選擇的過零點相線B電位應高于保護地PE電位，M2電流從相線B流向保護地PE。

圖5中，相線C第一對地窄脈沖電壓U₃₁由控制器單元控制M3在U_AB＝0時開通獲取，設(shè)此時加載在相線之間、通過PE形成的回路上的監(jiān)測窄脈沖電壓為U_CA1，即圖5中的U_CA，U₃₁為此時圖5中的U₃；相線C第二對地窄脈沖電壓U₃₂，由控制器單元控制M3在U_CB＝0或者U_CA＝0時開通獲取，設(shè)此時加載在相線之間、通過PE形成的回路上的監(jiān)測窄脈沖電壓為U_CA3或者U_AB2，即圖5中的U_CA或者U_AB，U₃₂為此時圖5中的U₃。選擇U_AB＝0、或者U_CB＝0、或者U_CA＝0等過零點開通M3時，選擇的過零點相線C電位應高于保護地PE電位，M3電流從相線C流向保護地PE。

在系統(tǒng)的不同狀態(tài)下，M1、M2、M3分別開通時測量得到的相線A第一對地窄脈沖電壓U₁₁、相線A第二對地窄脈沖電壓U₁₂、相線B第一對地窄脈沖電壓U₂₁、相線B第二對地窄脈沖電壓U₂₂、相線C第一對地窄脈沖電壓U₃₁、相線C第二對地窄脈沖電壓U₃₂見表1。

圖6所示為相線交流電壓波形及對地窄脈沖電壓信號示意圖。圖6中，U_AB、U_BC、U_CA為相線A、相線B、相線C的之間的線電壓，脈沖1、脈沖2、脈沖3、脈沖4、脈沖5、脈沖6所示時刻分別為相線A第一對地窄脈沖電壓U₁₁、相線A第二對地窄脈沖電壓U₁₂、相線B第一對地窄脈沖電壓U₂₁、相線B第二對地窄脈沖電壓U₂₂、相線C第一對地窄脈沖電壓U₃₁、相線C第二對地窄脈沖電壓U₃₂的測量時刻。

表1

相線A第一對地窄脈沖電壓U₁₁、相線A第二對地窄脈沖電壓U₁₂在M1開通時測量得到，表1中，U₁₁為U_BC＝0時測量所得的U₁值，U₂₁為U_AB＝0時測量所得的U₁值。

當A、B、C對地絕緣正常時，R_F1、R_F2、R_F3的數(shù)值很大，因此，不管是在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值，還是在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值，都等于或者接近為0值。

當A對地短路時，保護地PE的電位等于A相電位，因此，不管是在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值，還是在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值，都等于或者接近為0值。

當B對地短路時，保護地PE的電位等于B相電位，因此，在U_BC＝0時測量U₁，有U₁₁≈U_AB1；在U_AB＝0時測量U₁，有U₁₂≈0。

當C對地短路時，保護地PE的電位等于C相電位，因此，在U_BC＝0時測量U₁，有U₁₁≈U_AB1；在U_AB＝0時測量U₁，有U₁₂≈U_BC2。

當只有A對地絕緣不良時，R_F2、R_F3的數(shù)值很大，R_F1為A對地絕緣不良的電阻值，因此，在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值為R₄與R_F1并聯(lián)和R_F2與R_F3并聯(lián)后對監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1的分壓值，接近為0值；在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值為R₄、R_F1、R_F2并聯(lián)后和R_F3對監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2的分壓值，接近為0值。

當只有B對地絕緣不良時，R_F1、R_F3的數(shù)值很大，R_F2為B對地絕緣不良的電阻值，因此，在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F2與R_F3并聯(lián)后對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1的分壓值，接近為R₄和R_F2對此時U_AB1的分壓值；在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值為R₄、R_F1、R_F2并聯(lián)后和R_F3對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2的分壓值，接近為0值。

當只有C對地絕緣不良時，R_F1、R_F2的數(shù)值很大，R_F3為C對地絕緣不良的電阻值，因此，在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F2與R_F3并聯(lián)后對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1的分壓值，接近為R₄和R_F3對此時U_AB1的分壓值；在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值為R₄、R_F1、R_F2并聯(lián)后和R_F3對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2的分壓值，接近為R₄和R_F3對此時U_BC2的分壓值。

當有A、B對地絕緣不良時，R_F3的數(shù)值很大，R_F1、R_F2分別為A、B對地絕緣不良的電阻值，因此，在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F2與R_F3并聯(lián)后對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1的分壓值，接近為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F2對此時U_AB1的分壓值；在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值為R₄、R_F1、R_F2并聯(lián)后和R_F3對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2的分壓值，接近為0值。

當有B、C對地絕緣不良時，R_F1的數(shù)值很大，R_F2、R_F3分別為B、C對地絕緣不良的電阻值，因此，在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F2與R_F3并聯(lián)后對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1的分壓值，接近為R₄和R_F2與R_F3并聯(lián)后對此時U_AB1的分壓值；在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值為R₄、R_F1、R_F2并聯(lián)后和R_F3對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2的分壓值，接近為R₄與R_F2并聯(lián)后和R_F3對此時U_BC2的分壓值。

當有C、A對地絕緣不良時，R_F2的數(shù)值很大，R_F1、R_F3分別為A、C對地絕緣不良的電阻值，因此，在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F2與R_F3并聯(lián)后對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1的分壓值，接近為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F3對此時U_AB1的分壓值；在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值為R₄、R_F1、R_F2并聯(lián)后和R_F3對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2的分壓值，接近為R₄、R_F1并聯(lián)后和R_F3對此時U_BC2的分壓值。

當A、B、C均對地絕緣不良時，R_F1、R_F2、R_F3分別為A、B、C對地絕緣不良的電阻值，因此，在U_BC＝0時測量所得的U₁₁值為R₄與R_F1并聯(lián)后和R_F2與R_F3并聯(lián)后對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1的分壓值；在U_AB＝0時測量所得的U₁₂值為R₄、R_F1、R_F2并聯(lián)后和R_F3對此時監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2的分壓值。

相線B第一對地窄脈沖電壓U₂₁、相線B第二對地窄脈沖電壓U₂₂在M2開通時測量得到，表1中，U₂₁為U_CA＝0時測量所得的U₂值，U₂₂為U_BC＝0時測量所得的U₂值。相線C第一對地窄脈沖電壓U₃₁、相線C第二對地窄脈沖電壓U₃₂在M3開通時測量得到，表1中，U₃₁為U_AB＝0時測量所得的U₃值，U₃₂為U_CA＝0時測量所得的U₃值。U₂₁、U₂₂的測量方法，以及U₃₁、U₃₂的測量方法均和U₁₁、U₁₂的測量方法相同，測量結(jié)果見表1。

觀察表1數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，當U₁₁、U₁₂、U₂₁、U₂₂、U₃₁、U₃₂均接近等于0時，相線A、相線B、相線C的對地絕緣均正常；當U₁₁≈U_AB1、U₁₂≈0時，相線B對地短路；當U₂₁≈U_BC1、U₂₂≈0時，相線C對地短路；當U₃₁≈U_CA、U₃₂≈0時，相線A對地短路。

當U₁₁的值為U_AB1的分壓值，即0<U₁₁<U_AB1，且U₁₂≈0時，相線B對地絕緣不良；當U₂₁的值為U_BC1的分壓值，即0<U₂₁<U_BC1，且U₂₂≈0時，相線C對地絕緣不良；當U₃₁的值為U_CA1的分壓值，即0<U₃₁<U_CA1，且U₃₂≈0時，相線A對地絕緣不良。

如果上述條件均不滿足，則相線A、B、C均對地絕緣不良。

只有相線A對地絕緣不良時，任意測量并計算U₂₁、U₂₂、U₃₂三個測量值分壓比中的任何一個或者多個，例如，測量并計算U₃₁的分壓比，即在U_AB＝0時M3開通，測量此時的U₃₁以及與其相應的監(jiān)測窄脈沖電壓U_CA，即

可以計算出R_F1。

只有相線B對地絕緣不良時，任意測量并計算U₁₁、U₃₁、U₃₂三個測量值分壓比中的任何一個或者多個，例如，測量并計算U₁₁的分壓比，即在U_BC＝0時M1開通，測量此時的U₁₁以及與其相應的監(jiān)測窄脈沖電壓U_AB1，即

可以計算出R_F2。

只有相線C對地絕緣不良時，任意測量并計算U₁₁、U₁₂、U₂₁三個測量值分壓比中的任何一個或者多個，例如，測量并計算U₂₁的分壓比，即在U_CA＝0時M2開通，測量此時的U₂₁以及與其相應的監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC1，即

可以計算出R_F3。

當對監(jiān)測窄脈沖電壓、對地窄脈沖電壓進行多次測量得到多個測量值，對多個分壓比進行測量并計算，或者是對同一個分壓比、多個分壓比進行多次測量與計算，得到同一相線的絕緣電阻值有多個計算結(jié)果時，應該對多個測量值、多個計算結(jié)果進行包括求算術(shù)平均值、中位值、滑動平均值、中位值平均值，或者是其他方式的數(shù)據(jù)處理后得到相應的測量值或者最終計算結(jié)果。

當有A、B對地絕緣不良時，任意測量并計算U₁₁、U₁₂、U₂₁、U₂₂、U₃₁、U₃₂中的2個非0值且非線性相關(guān)的分壓比，即任意測量并計算U₁₁或U₃₂、U₂₁或U₂₂、U₃₁中的2個分壓比以及與其相應的監(jiān)測窄脈沖電壓，并聯(lián)立相關(guān)的表達式，可以計算出R_F1、R_F2。U₁₁、U₂₁、U₂₂、U₃₁、U₃₂等的分壓比表達式分別為

其中，式(4)與式(8)線性相關(guān)，式(5)與式(6)線性相關(guān)。例如，測量并計算U₁₁、U₂₁的的分壓比，聯(lián)立式(4)和式(5)，可以計算出R_F1、R_F2。

同樣地，當有B、C對地絕緣不良時，任意測量并計算U₁₁、U₁₂、U₂₁、U₂₂、U₃₁、U₃₂中的2個非0值且非線性相關(guān)的分壓比，并聯(lián)立相關(guān)的表達式，可以計算出R_F2、R_F3；當有A、C對地絕緣不良時，任意測量并計算U₁₁、U₁₂、U₂₁、U₂₂、U₃₁、U₃₂中的2個非0值且非線性相關(guān)的分壓比，并聯(lián)立相關(guān)的表達式，可以計算出R_F1、R_F3。

當A、B、C均對地絕緣不良時，任意測量并計算U₁₁、U₁₂、U₂₁、U₂₂、U₃₁、U₃₂中的3個分壓比以及與其相應的監(jiān)測窄脈沖電壓，并聯(lián)立相關(guān)的表達式，可以計算出R_F1、R_F2、R_F3。相關(guān)分壓比的表達式為

例如，測量并計算U₁₂、U₂₂、U₃₂與其相應的監(jiān)測窄脈沖電壓U_BC2、U_CA2、U_AB2的分壓比，聯(lián)立式(10)、式(12)和式(14)，可以計算出R_F1、R_F2、R_F3。

當對監(jiān)測窄脈沖電壓、對地窄脈沖電壓進行多次測量得到多個測量值；聯(lián)立多組表達式計算得到同一相線絕緣電阻值的多個計算結(jié)果；或者是對同一個分壓比、多個分壓比進行多次測量與計算，得到同一相線的絕緣電阻值有多個計算結(jié)果時，應該對多個測量值、多個計算結(jié)果進行包括求算術(shù)平均值、中位值、滑動平均值、中位值平均值，或者是其他方式的數(shù)據(jù)處理后得到相應的測量值或者最終計算結(jié)果。

相線A第一對地窄脈沖電壓U₁₁、相線A第二對地窄脈沖電壓U₁₂通過采集第一電子開關(guān)M1分別在U_BC＝0、U_AB＝0開通時取樣電阻R_S上的電壓U_C1得到，有

或者

相線B第一對地窄脈沖電壓U₂₁、相線B第二對地窄脈沖電壓U₂₂通過采集第二電子開關(guān)M2分別在U_CA＝0、U_BC＝0開通時取樣電阻R_S上的電壓U_C2得到，有

或者

相線C第一對地窄脈沖電壓U₃₁、相線C第二對地窄脈沖電壓U₃₂通過采集第三電子開關(guān)M3分別在U_AB＝0、U_CA＝0開通時取樣電阻R_S上的電壓U_C3得到，有

或者

為限制第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)開通時相線A、B、C的對地電流，第一限流電阻R_E1、第二限流電阻R_E2、第三限流電阻R_E3的電阻值優(yōu)選大于500kΩ,特別是優(yōu)選大于2MΩ。

第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)的開通時間均很短，此時加載在相線之間、通過PE形成的回路上的監(jiān)測窄脈沖電壓相當于是直流窄脈沖電壓，由于相線的對地電容小，對取樣電阻R_S上的電壓進行采樣時，直流窄脈沖電壓已完成對對地電容的充放電，可以避免相線對地電容對絕緣監(jiān)測造成影響。

當相線A對地窄脈沖電壓包括相線A第一對地窄脈沖電壓、相線A第二對地窄脈沖電壓，相線B對地窄脈沖電壓包括相線B第一對地窄脈沖電壓、相線B第二對地窄脈沖電壓，相線C對地窄脈沖電壓包括相線C第一對地窄脈沖電壓、相線C第二對地窄脈沖電壓時，所述裝置實現(xiàn)電能質(zhì)量與絕緣性能在線檢測的具體步驟包括：

步驟一、采樣獲取對地窄脈沖電壓；采樣獲取三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)；

步驟二、分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，獲取分別與相線A第一對地窄脈沖電壓、相線A第二對地窄脈沖電壓、相線B第一對地窄脈沖電壓、相線B第二對地窄脈沖電壓、相線C第一對地窄脈沖電壓、相線C第二對地窄脈沖電壓相應的監(jiān)測窄脈沖電壓；分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，得到電能質(zhì)量指標；

步驟三、根據(jù)對地窄脈沖電壓信號進行判斷，如果相線A、相線B、相線C的對地絕緣均正常，則回到步驟一；

步驟四、根據(jù)對地窄脈沖電壓信號進行判斷，如果相線A、相線B、相線C中的一根相線對地短路，則到步驟七；

步驟五、根據(jù)對地窄脈沖電壓信號進行判斷，分別判斷相線A、相線B、相線C是否對地絕緣不良；

步驟六、計算1根相線對地絕緣不良時該相線的對地絕緣電阻值，或者計算2根相線對地絕緣不良時該2根相線各自的對地絕緣電阻值，或者計算3根相線對地絕緣不良時該3根相線各自的對地絕緣電阻值；

步驟七、結(jié)果顯示及報警處理，回到步驟一。

電壓電流取樣單元用于獲取三相IT系統(tǒng)A、B、C三相間的線電壓信號和A、B、C三相的線電流信號?？刂破鲉卧枰刂齐妷弘娏魅訂卧獙θ嘟涣麟妷?、電流進行連續(xù)采樣，以便進行電能質(zhì)量分析。相線交流電壓的過零點以及與過零點對應的監(jiān)測窄脈沖電壓信號由控制器單元對電壓電流取樣單元的電壓連續(xù)采樣數(shù)據(jù)分析得到。分析三相交流電壓、電流數(shù)據(jù)，得到電能質(zhì)量指標，主要是通過FFT計算以及其他計算與分析，得到微電網(wǎng)三相IT系統(tǒng)的電壓偏差、頻率偏差、諧波以及電壓波動和閃變等指標。如何設(shè)計電壓電流取樣單元并通過控制器單元實現(xiàn)對三相交流電壓、電流信號進行連續(xù)采樣，以及對連續(xù)采樣數(shù)據(jù)進行分析得到相線交流電壓的過零點以及與過零點對應的監(jiān)測窄脈沖電壓信號，通過FFT計算以及其他計算與分析，得到微電網(wǎng)三相IT系統(tǒng)的電壓偏差、頻率偏差、諧波以及電壓波動和閃變等指標，是本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員所掌握的常規(guī)技術(shù)。

當三相交流IT系統(tǒng)的對地絕緣劣化或者有對地短路故障，相線對地絕緣電阻小于設(shè)定的閾值電阻時，控制器單元通過報警單元報警。人機交互單元用于實現(xiàn)閾值電阻的設(shè)定、各相線對地絕緣電阻值顯示等功能。進行報警單元和人機交互單元的設(shè)計并實現(xiàn)所需功能是本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員所掌握的常規(guī)技術(shù)。

校驗單元用于對所述絕緣性能的監(jiān)測進行功能校驗。圖1所示實施例中，校驗單元400由人機交互單元通過控制器單元進行控制。校驗單元也可以直接由人機交互單元控制，即直接由開關(guān)、按鈕進行控制。進行功能校驗時，校驗單元在相線A與保護地之間，或者是在相線B與保護地之間，或者是在相線C與保護地之間，或者是同時在多根相線與保護地之間接入校驗電阻，觀察裝置是否能夠正常工作。直接由開關(guān)、按鈕控制，或者是由人機交互單元通過控制器單元進行控制，在相線A與保護地之間，或者是在相線B與保護地之間，或者是在相線C與保護地之間，或者是同時在多根相線與保護地之間接入校驗電阻，是本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員所掌握的常規(guī)技術(shù)。

控制器單元包括MCU以及A/D轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路等功能模塊和電路。電壓電流取樣單元輸出的相線交流電壓信號、絕緣信號取樣單元輸出的對地窄脈沖電壓信號經(jīng)信號調(diào)理電路處理后送至A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)交由MCU處理。MCU與絕緣信號取樣單元、校驗單元、報警單元、人機交互單元等有電連接關(guān)系，以進行相關(guān)的信息傳遞?？刂坪诵腗CU可以選擇DSP、ARM、單片機等微控制器。如何選擇和使用A/D轉(zhuǎn)換器，以及如何設(shè)計信號調(diào)理電路使電壓電流取樣單元、絕緣信號取樣單元輸出的信號滿足A/D轉(zhuǎn)換器對信號輸入的要求，是本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員所掌握的常規(guī)技術(shù)。

所述裝置還包括有直流電源單元。直流電源單元可采用外置電源，也可以由三相交流電壓降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后獲得。