一种微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，包括控制器单元、绝缘信号取样单元、电流电压取样单元。所述绝缘信号取样单元有包括第一电子开关的第一信号取样支路，包括第二电子开关的第二信号取样支路，以及取样电阻；IT系统的对地绝缘信号由控制器单元控制第一电子开关、第二电子开关开通获取。所述装置能够同时实现微电网IT系统的电能质量及绝缘性能在线监测；无需注入外加独立信号，即可实现对IT系统的电能质量及绝缘性能监测；能够准确计算出单相微电网IT系统2根母线各自的对地绝缘电阻值，除能够监测短路故障外，还能够判断母线绝缘劣化的程度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电网性能监测装置，尤其是一种微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置。
技术介绍
太阳能、风能、地热能发电系统，以及移动发电车、汽柴油发电机等微电网系统对矿井、野外医疗车、船舶等负荷供电时，要求供电的可靠性高，安全性好。采用IT系统供电是一种很好的选择。IT系统出现第一次故障时故障电流小，电气设备金属外壳不会产生危险性的接触电压，因此可以不切断电源，使电气设备继续运行，但需要对其电能质量及绝缘性能进行在线监测并通过报警装置告知，及时检查消除故障。目前的IT系统绝缘性能在线监测中，广泛采用基于注入信号的检测方法，通过采集注入信号时采样电阻的电压或者IT系统母线上的电流，当IT系统对地短路或者绝缘劣化时，其对地绝缘电阻下降，注入信号时采样电阻上的电压或者IT系统母线上的电流中故障特征量剧增，可据此进行判断。采用注入信号法监测IT系统绝缘时，不管注入的是直流信号、单频交流信号，还是双频交流信号，都需要相应的独立信号源，系统复杂；且独立信号源的电压有效值不允许超过50V，给故障特征量的判断及故障选线定位带来困难。
技术实现思路
为了解决微电网IT系统电能质量及绝缘性能在线监测中存在的问题，本专利技术提供了一种微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，包括控制器单元、绝缘信号取样单元、电流电压取样单元。所述电流电压取样单元用于获取母线交流电压的电流、电压信号并送至控制器单元；所述绝缘信号取样单元用于获取IT系统的对地绝缘信号并送至控制器单元。所述绝缘信号取样单元包括第一信号取样支路、第二信号取样支路以及取样电阻；第一信号取样支路包括串联连接的第一电子开关、第一限流电阻，第一电子开关、第一限流电阻的串联连接顺序任意选择；第二信号取样支路包括串联连接的第二电子开关、第二限流电阻，第二电子开关、第二限流电阻的串联连接顺序任意选择；第一信号取样支路的一端连接至IT系统的第一母线，第二信号取样支路的一端连接至IT系统的第二母线；第一信号取样支路的另外一端、第二信号取样支路的另外一端与取样电阻的一端连接，取样电阻的另外一端连接至保护地。所述IT系统的对地绝缘信号为第一母线对地窄脉冲电压、第二母线对地窄脉冲电压，由控制器单元分别控制第一电子开关、第二电子开关脉冲式开通获取。所述第一电子开关、第二电子开关分别在母线交流电压的正、负半波的峰值区间开通，或者是分别在母线交流电压的负、正半波的峰值区间开通。所述第一信号取样支路还包括串联的第一二极管，所述第二信号取样支路还包括串联的第二二极管；第一二极管使第一电子开关只能在母线交流电压的一个半波开通，第二二极管使第二电子开关只能在母线交流电压的另外一个半波开通。所述第一信号取样支路还包括第三二极管，所述第二信号取样支路还包括第四二极管；所述第三二极管反向并联在第一电子开关上，第四二极管反向并联在第二电子开关上。二极管反向并联在电子开关上，指的是二极管的阴极连接至电子开关的电流流入端，阳极连接至电子开关的电流流出端。所述第一电子开关、第二电子开关还可以分别在母线交流电压的不同正半波的峰值区间开通，或者是分别在母线交流电压的不同负半波的峰值区间开通。第一母线对地绝缘电阻RF1、第二母线对地绝缘电阻RF2按照式进行计算，其中，RE为第一限流电阻和第二限流电阻的电阻值；RS为取样电阻的电阻值；Um为母线交流电压的峰值，根据母线交流电压的采样数据得到；U1为第一电子开关开通时的第一母线对地窄脉冲电压，U2为第二电子开关开通时的第二母线对地窄脉冲电压。所述U1、U2按照式进行计算，其中，UC1为第一电子开关开通时取样电阻RS上的电压，UC2为第二电子开关开通时取样电阻RS上的电压。控制器单元实现电能质量及绝缘性能监测的具体步骤包括：步骤一、采样获取第一母线对地窄脉冲电压、第二母线对地窄脉冲电压和母线交流电压、电流数据；步骤二、计算第一母线对地绝缘电阻和第二母线对地绝缘电阻；分析母线交流电压、电流数据，得到电能质量指标；步骤三、结果处理；步骤四、回到步骤一。所述微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置还可以包括报警单元、人机交互单元、校验单元中的一个单元或者多个单元。本专利技术的有益效果是：(1)同时实现微电网IT系统的电能质量及绝缘性能在线监测；(2)无需注入外加独立信号，即可实现对IT系统的绝缘性能监测；(3)绝缘监测信号是直流窄脉冲电压，可以消除母线对地电容对绝缘电阻监测的影响；(4)能够准确计算出单相微电网IT系统2根母线各自的对地绝缘电阻值，除能够监测短路故障外，还能够判断母线绝缘劣化的程度。附图说明图1为微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置实施例组成框图；图2为绝缘信号取样单元实施例电路原理图；图3为绝缘信号取样单元实施例第一电子开关开通时的等效电路图；图4为绝缘信号取样单元实施例第二电子开关开通时的等效电路图；图5为母线交流电压波形及监测窄脉冲电压示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示为微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置实施例组成框图。图1实施例包括控制器单元100、绝缘信号取样单元200、电流电压取样单元300、校验单元400、报警单元500、人机交互单元600。L1、L2分别为微电网IT系统的第一母线、第二母线；PE为IT系统的保护导体或者保护地。所述微电网IT系统为单相交流供电系统。如图2所示为绝缘信号取样单元实施例电路原理图，包括第一电子开关M1、第二电子开关M2、第一限流电阻RE1、第二限流电阻RE2、取样电阻RS、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4；第一电子开关M1、第一限流电阻RE1、第一二极管D1、第三二极管D3组成第一信号取样支路，第二电子开关M2、第二限流电阻RE2、第二二极管D2、第四二极管D4组成第二信号取样支路。图2中，RF1、RF2分别为第一母线L1、第二母线L2的对地绝缘电阻；K1、K2分别为第一电子开关M1、第二电子开关M2的控制信号，K1、K2来自控制器单元。第一电子开关、第二电子开关为全控型电子开关，图2实施例中，M1、M2采用三极管型光电耦合器。第一电子开关、第二电子开关也可以用直流固态继电器或者其他全控型电子开关来替换。图2实施例中，第三二极管D3、第四二极管D4分别保护第一电子开关M1、第二电子开关M2，使其免遭过高的反向电压；当第一电子开关、第二电子开关能够承受所在电路的反向电压时，第三二极管、第四二极管并不必要。图2实施例中，第一二极管D1使第一电子开关M1只能在第一母线L1电位高于第二母线L2电位时导通，第二二极管D2使第二电子开关M2只能在第一母线L1电位低于第二母线L2电位时导通；当第一电子开关、第二电子开关具有单向导通性能且没有并联第三二极管、第四二极管时，第一二极管、第二二极管并不必要。第一电子开关和第二电子开关均为短时间的、脉冲式的开通，且第一电子开关和第二电子开关不能同时开通与导通。第一电子开关可以控制在第一母线L1电位高于第二母线L2电位时开通，也可以控制在第一母线L1电位低于第二母线L2电位时开通；同样地，第二电子开关可以控制在第一母线L1电位高于第二母线L2电位时开通，也可以控制在第一母线L1电位低于第二母线L2电位时开通。第一电子开关、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，其特征在于：包括控制器单元、绝缘信号取样单元、电流电压取样单元；所述电流电压取样单元用于获取母线交流电压的电流、电压信号并送至控制器单元；所述绝缘信号取样单元用于获取IT系统的对地绝缘信号并送至控制器单元。
【技术特征摘要】
1.一种微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，其特征在于：包括控制器单元、绝缘信号取样单元、电流电压取样单元；所述电流电压取样单元用于获取母线交流电压的电流、电压信号并送至控制器单元；所述绝缘信号取样单元用于获取IT系统的对地绝缘信号并送至控制器单元。2.根据权利要求1所述的微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，其特征在于：所述绝缘信号取样单元包括第一信号取样支路、第二信号取样支路以及取样电阻；第一信号取样支路包括串联连接的第一电子开关、第一限流电阻，第二信号取样支路包括串联连接的第二电子开关、第二限流电阻；第一信号取样支路的一端连接至IT系统的第一母线，第二信号取样支路的一端连接至IT系统的第二母线；第一信号取样支路的另外一端、第二信号取样支路的另外一端与取样电阻的一端连接，取样电阻的另外一端连接至保护地。3.根据权利要求2所述的微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，其特征在于：所述IT系统的对地绝缘信号为第一母线对地窄脉冲电压、第二母线对地窄脉冲电压，由控制器单元分别控制第一电子开关、第二电子开关脉冲式开通获取。4.根据权利要求3所述的微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，其特征在于：所述第一电子开关、第二电子开关分别在母线交流电压的正、负半波的峰值区间开通，或者是分别在母线交流电压的负、正半波的峰值区间开通。5.根据权利要求4所述的微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，其特征在于：所述第一信号取样支路还包括串联的第一二极管，所述第二信号取样支路还包括串联的第二二极管；第一二极管使第一电子开关只能在母线交流电压的一个半波开通，第二二极管使第二电子开关只能在母线交流电压的另外一个半波开通。6.根据权利要求5所述的微电网IT系统电能质量及绝缘性能监测装置，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，张晓虎，李圣清，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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