CN113497467A - 一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜及高压转接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜及高压转接方法，属于大功率电力电子技术领域。本发明的高压转接柜设有连接电源设备和逆变器的通道；通道上包括预充电回路、与预充电回路并联的主断路器回路、放电回路、电压传感器、电流传感器、报警装置。本发明的高压转接方法，使用高压转接柜进行转接，包括预充电接触器合闸，进行预充电；待高压转接柜输入侧、输出侧电压小于第一设定值时，将通道的主断路器合闸，进行充电。本发明实现了多个应用场景下逆变器充放电回路的切换与供电路径管理，同时可以释放充电设备多余电压。

Description

一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜及高压转接方法

技术领域

本发明属于大功率电力电子技术领域，具体涉及一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜及高压转接方法。

背景技术

由于经济的快速发展，高压逆变器广泛应用于航空、军工、轨道交通、光伏放电等领域，在这一形势下，急需提高逆变器的生产效率，缩短备货周期。现有技术中所使用的转接柜，在电压等级较高的时候，其接线复杂；且大量采用绝缘隔板，使柜体结构非常复杂，在测试过程中的使用和维护很不方便。因此，在柜内简化接线方式，同时保证绝缘耐压等级，方便多个应用场景下逆变器测试过程中的使用和维护就显得尤为关键。

发明内容

本发明目的是提供一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜及高压转接方法，能实现多个应用场景下逆变器充放电回路的切换与供电路径管理，同时可以释放充电设备多余电压。

具体地说，本发明一方面提供了一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜，设有连接电源设备和逆变器的通道；所述通道上包括：

预充电回路，用于避免给逆变器充电时充电电流超过逆变器能承受的电流上限；

与预充电回路并联的主断路器回路，其上设置有主断路器，主断路器合闸时电源设备对逆变器的充电；

放电回路，其上设置有放电输出断路器和放电电阻，放电输出断路器合闸时，该通道进行放电；

电压传感器，用于检测高压转接柜输入侧和/或输出侧电压；

电流传感器，用于检测为逆变器充电时充电电流；

报警装置，用于操作过程中发生异常时产生和显示告警。

进一步而言，所述预充电回路包括串联的预充电接触器、预充电阻。

进一步而言，所述电压传感器包括第一电压传感器，用于检测输入侧的正负极电压；第二电压传感器，用于检测输入侧的正极与中位电压；第三电压传感器，用于检测输出侧正负极电压。

进一步而言，所述通道输入侧中位端子与输出侧中位端子间设置有隔离接触器；所述通道为两个，两个通道间并联有并线接触器；通过闭合隔离接触器和并线接触器实现两个通道的并联输出。

进一步而言，所述电源设备与逆变器之间的高压转接柜还包括急停按钮，按下急停按钮时，将处于合闸状态的主断路器、预充电接触器立即分闸。

进一步而言，所述电源设备与逆变器之间的高压转接柜还包括控制器，用于采集电压、电流数据及各预充电接触器、主断路器开关、隔离接触器、并线接触器的工作状态，结合控制器上设置的参数限值，对逆变器充电过程进行控制和保护。

另一方面，本发明提供一种电源设备与逆变器之间的高压转接方法，使用上述电源设备与逆变器之间的高压转接柜进行转接，包括：

预充电接触器合闸，进行预充电；

待高压转接柜输入侧、输出侧电压小于第一设定值时，将通道的主断路器合闸，进行充电。

进一步而言，所述电源设备与逆变器之间的高压转接方法包括以下步骤：

控制器根据设置的供电模式向主断路器、放电输出断路器、隔离接触器、预充电接触器、并线接触器发出断开指令，使其处于断开状态；

控制器接收到按下预充电按钮时产生的预充电启动信号后，发送预充电接触器合闸指令，进行预充电；

预充电过程中，控制器进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，控制器产生报警，将预充电接触器断开，操作流程结束；

控制器根据高压转接柜输入侧、输出侧正负极间电压值进行判断，若两个通道的输入侧、输出侧正负极间电压均小于第二设定值时，控制器发送主断路器合闸指令，使得主断路器合闸，进行充电；若预设的预充电时间结束时输入侧、输出侧电压仍不小于第二设定值时，则控制器产生报警，并发送预充电接触器分闸指令，使得预充电接触器分闸；

控制器接收主断路器合闸结果信号，判断主断路器是否已有效合闸，若指定时间内控制器得到该信号，则判断主断路器已有效合闸；若指定时间内控制器未得到该信号，则产生报警，将预充电接触器及主断路器分闸，操作流程结束；

主断路器闭合1S后，控制器发送预充电接触器分闸指令给预充电接触器，结束预充电过程。

进一步而言，控制器接收到按下预充电按钮时产生的预充电启动信号后，还对高压转接柜输入侧实时检测电压进行判断，包括：

根据高压转接柜输入侧电压传感器实时检测电压，判断两个通道的正负极电压间差值是否小于等于第三设定值，若大于该第三设定值，则不能进行预充电，产生报警，操作流程结束；若小于等于该第三设定值，则控制器发送预充电接触器合闸指令，进行预充电。

进一步而言，所述电源设备与逆变器之间的高压转接方法包括以下步骤：

控制器根据设置的供电模式向主断路器、放电输出断路器、隔离接触器、预充电接触器、并线接触器发出断开指令，使其处于断开状态；

控制器向并线接触器发送合闸指令，使之合闸；

控制器接收到按下预充电按钮时产生的预充电启动信号后，计算高压转接柜输入侧正极与中位点间电压、中位点与负极间电压的差值，判断该差值是否小于等于第四设定值，若大于第四设定值，则不能进行预充电，产生报警，操作流程结束；若小于等于第四设定值，则进行下一步；

控制器向隔离接触器发送合闸指令，使之合闸；

控制器向预充电接触器发送合闸指令，进行预充电；

预充电过程中，控制器进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，控制器产生报警，将预充电接触器断开，操作流程结束；

控制器根据高压转接柜输入侧、输出侧正负极间电压值进行判断，待输入侧、输出侧正负极间电压小于第五设定值时，控制器发送主断路器合闸指令，使得主断路器合闸，进行充电；若预设的预充电时间结束时输入侧、输出侧正负极间电压仍不小于第五设定值时，则控制器产生报警，并发送预充电接触器分闸指令，使得预充电接触器分闸；

控制器接收主断路器合闸结果信号，判断主断路器是否已有效合闸，若指定时间内控制器得到该信号，则判断主断路器已有效合闸；若指定时间内控制器未得到该信号，则产生报警，将预充电接触器及主断路器分闸，操作流程结束；

主断路器闭合1S后，控制器向预充电接触器发送分闸指令，使之分闸，结束预充电过程。

本发明的电源设备与逆变器之间的高压转接柜及高压转接方法的有益效果如下：

本发明适用于单电压供电型逆变器和双电压供电型逆变器以及类似设备的测试，可实现充电设备和逆变器之间的充放电回路的切换与供电路径管理；可通过接触器控制实现双通道并联输出功能。采用控制器方便可靠地实现多个应用场景下充电设备和逆变器之间的充放电回路的切换与供电路径管理时，逆变器设备测试过程中无需人工切换，提高了操作安全系数。

增加了预充电回路，通过预充电回路对逆变设备进行预充电，避免了在高压转接柜输入端与输出端间电压差值较大时，产生较大的充电电流，超过逆变器所能承受的电流上限值，从而更好地保护逆变器设备。

逆变器设备测试完成后，通过放电回路，可将充电设备多余的电压释放，保障后续操作人身和设备的安全。

附图说明

图1是本发明实施例1的电气原理示意图。

图2是本发明实施例1的操作流程图(场景一)。

图3是本发明实施例1的操作流程图(场景二)。

图4是本发明实施例1的操作流程图(场景三)。

图5是本发明实施例2的PLC控制系统示意图。

图6是本发明实施例2的PLC控制流程图(场景一)。

图7是本发明实施例2的PLC控制流程图(场景二)。

图8是本发明实施例2的PLC控制流程图(场景三)。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本发明的一个实施例，为一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜。如图1所示，电源设备与逆变器之间的高压转接柜提供两个通道(1号通道和2号通道)用于连接电源设备。1号通道输入侧的P1、O1、N1端子分别与电源设备相应的P、O、N端子通过电缆连接，输出侧的P1’、O1’、N1’端子与逆变器输入侧的P、O、N端子通过电缆连接；2号通道输入侧的P2、O2、N2端子分别与电源设备相应的P、O、N端子通过电缆连接，输出侧的P2’、O2’、N2’端子与逆变器输入侧的P、O、N端子通过电缆连接。1号通道包括1号预充电回路和与其并联的1号主断路器回路。其中，1号预充电回路由预充电接触器KM1、KM2、预充电阻R1、R2组成；1号主断路器回路上设置有1号通道主断路器QF1，O1端子与O1’端子间设置有隔离接触器QS1，QS1在为单电压供电型逆变器供电时断开。2号通道包括2号预充电回路和与其并联的2号主断路器回路。其中，2号预充电回路由预充电接触器KM3、KM4、预充电阻R3、R4组成，2号主断路器回路上设置有2号通道主断路器QF2，O2端子与O2’端子间设置有隔离接触器QS2。QS1、QS2在为单电压供电型逆变器供电时断开。

1号通道和2号通道之间并联有并线接触器QS3、QS4、QS5。通过闭合隔离接触器QS1、QS2及并线接触器QS3、QS4、QS5，实现1号和2号通道的并联输出。

1号通道的主断路器回路上，电源设备与预充电回路之间设置有1号放电回路，包括放电输出断路器QF3和放电电阻R5。1号放电回路的P、N端子通过电缆与1号主断路器回路的P、N端子连接。在任何需要的时候，都可以通过闭合放电输出断路器QF3，实现1号通道的放电。2号通道的主断路器回路上，电源设备与预充电回路之间设置有2号放电回路，包括放电输出断路器QF4及放电电阻R6。2号放电回路的P、N端子通过电缆与2号主断路器回路的P、N端子连接。在任何需要的时候，都可以通过闭合放电输出断路器QF4，实现2号通道的放电。

高压转接柜的1号通道输入端设置有电压传感器V11、V12，用于检测高压转接柜1号通道输入侧电压，电流传感器A1，用于检测1号通道输入电流；输出端设置有电压传感器V13，用于检测高压转接柜1号通道输出侧电压。高压转接柜的2号通道输入端设置有电压传感器V21、V22，用于检测高压转接柜2号通道输入侧电压，电流传感器A2，用于检测2号通道输入电流；输出端设置有电压传感器V23，用于检测高压转接柜2号通道输出侧电压。通过这些电压传感器和电流传感器实时采集高压转接柜输入侧和输出侧的电压、电流数据，并通过高压转接柜上的数显表显示电压、电流值。

为了避免在高压转接柜输入端与输出端间电压差值较大时，产生较大的充电电流超过逆变器所能承受的电流上限值，增加了预充电回路，通过预充电回路对逆变设备进行预充电。预充电回路上设置预充电电阻，使得预充电过程中充电电流不会过大。当高压转接柜输入侧和输出侧电压差值小于特定值(如5V)或预充电时间大于特定值(如40S)时，闭合主断路器，同时，分开预充电接触器，通过高压转接柜输出端将电压输出至逆变器，实现电源设备对逆变器的充电功能。

本实施例的高压转接柜的1号通道、2号通道可以分别为不同的逆变器供电(下文称为场景一)；也可以由1号通道、2号通道分别输出到同一逆变器的不同电压段，在逆变器上进行并联(下文称为场景二)；还可以在高压转接柜上将1号通道、2号通道进行并联后输出到同一逆变器(下文称为场景三)。

对于场景一，下文以1号通道为例，说明电源设备如何通过高压转接柜的单个通道对逆变器供电。使用上述高压转接柜的单个通道对逆变器进行充电的操作流程如图2所示。

第一步：确认主断路器QF1、放电输出断路器QF3、隔离接触器QS1、预充电接触器KM1、KM2、并线接触器QS3、QS4、QS5处于断开状态。

第二步：将预充电接触器KM1和KM2合闸，进行预充电，此时，其他接触器处于断开状态。

预充电过程中，进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，高压转接柜报警指示灯亮。此时，将预充电接触器KM1断开，操作流程结束。例如，完成预充电1S时，检测输出侧电压值(即电压传感器V13检测的电压值)是否为200V±20V；完成预充电2S时，检测输出侧电压值是否为800V±20V；完成预充电3S时，检测输出侧电压值是否为1200V±20V；完成预充电4S时，检测输出侧电压值是否为2100V±20V；具体检测时间及其对应产生报警的电压阈值可根据实际需要设定。该保护判断只在预充电过程中判断一次，主断路器合闸后，不再进行判断。

第三步：根据高压转接柜上的数显表显示的输入侧、输出侧电压值(即电压传感器V13与V11的检测电压差值)进行判断，待输入侧、输出侧电压小于5V时，将1号主断路器QF1合闸，进行充电。

第四步：根据合闸指示灯，判断主断路器是否已有效合闸。若合闸指示灯正常，则进行下一步；否则15S后报警指示灯亮，操作流程结束。

第五步：将预充电接触器分闸，结束预充电过程。

对于场景二，使用上述高压转接柜对逆变器进行充电的操作流程如图3所示。

第一步：确认主断路器QF1、QF2，放电输出断路器QF3、QF4，隔离接触器QS1、QS2，预充电接触器KM1、KM2、KM3、KM4，并线接触器QS3、QS4、QS5处于断开状态。

第二步：根据高压转接柜上的数显表显示的输入侧电压传感器V11和V21的检测电压值，判断二者的差值(即P1、N1间电压与P2、N2间电压的差值)是否小于等于50V，若大于50V，则不能进行预充电，报警指示灯亮，操作流程结束；若小于等于50V，则进行下一步。

第三步：将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4合闸，进行预充电，此时，其他接触器处于断开状态。

预充电过程中，进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，高压转接柜报警指示灯亮。此时，将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4断开，操作流程结束。例如，完成预充电1S时，检测输出侧电压值(即电压传感器V13、V23检测的电压值)是否为200V±20V；完成预充电2S时，检测输出侧电压值是否为800V±20V；完成预充电3S时，检测输出侧电压值是否为1200V±20V；完成预充电4S时，检测输出侧电压值是否为2100V±20V；具体检测时间及其对应产生报警的电压阈值可根据实际需要设定。该保护判断只在预充电过程中判断一次，主断路器合闸后，不再进行判断。

第四步：根据高压转接柜上的数显表显示的输入侧、输出侧电压值(即电压传感器V13与V11的检测电压差值、电压传感器V23与V21的检测电压差值)进行判断，待两个通道的输入侧、输出侧电压均小于5V时，将主断路器QF1、QF2合闸，进行充电。

第五步：根据合闸指示灯，判断主断路器是否已有效合闸。若合闸指示灯正常，则进行下一步；否则15S后报警指示灯亮，操作流程结束。

第六步：将预充电接触器分闸，结束预充电过程。

对于场景三，电源设备通过高压转接柜的1号通道和2号通道并联后对逆变器供电。使用上述高压转接柜对逆变器进行充电的操作流程如图4所示

第一步：确认主断路器QF1、QF2，放电输出断路器QF3、QF4，隔离接触器QS1、QS2，预充电接触器KM1、KM2、KM3、KM4，并线接触器QS3、QS4、QS5处于断开状态。

第二步：将并线接触器QS3、QS4、QS5合闸。

第三步：根据高压转接柜上的数显表显示的输入侧电压传感器V11和V12的检测电压值，计算二者的差值(|V12-V11|)，判断|V12-V11|与V12的差值(即P1、01间电压与O1、N1间电压的差值)是否小于等于30V，若大于30V，则不能进行预充电，报警指示灯亮，操作流程结束；若小于等于30V，则进行下一步。

第四步：将隔离接触器QS1、QS2合闸。

第五步：将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4合闸，进行预充电。

预充电过程中，进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，高压转接柜报警指示灯亮。此时，将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4断开，操作流程结束。例如，完成预充电1S时，检测输出侧电压值(即电压传感器V13或V23检测的电压值)是否为200V±20V；完成预充电2S时，检测输出侧电压值是否为800V±20V；完成预充电3S时，检测输出侧电压值是否为1200V±20V；完成预充电4S时，检测输出侧电压值是否为2100V±20V；具体检测时间及其对应产生报警的电压阈值可根据实际需要设定。该保护判断只在预充电过程中判断一次，主断路器合闸后，不再进行判断。

第六步：根据高压转接柜上的数显表显示的输入侧、输出侧电压值(即电压传感器V13与V11的检测电压差值或电压传感器V23与V21的检测电压差值)进行判断，待输入侧、输出侧电压小于5V时，将主断路器QF1、QF2合闸，进行充电。

第七步：根据合闸指示灯，判断主断路器QF1、QF2是否已有效合闸。若合闸指示灯正常，则进行下一步；否则15S后报警指示灯亮，操作流程结束。

第八步：将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4分闸，结束预充电过程。

逆变器设备测试过程中有大电压和大电流经过，当出现异常情况时，可以通过按下急停按钮，将处于合闸状态的主断路器、预充电接触器立即分闸，切除充电设备，保护逆变器的设备安全。

逆变器设备测试完成后，通过放电回路，可将充电设备多余的电压释放，保障后续操作人身和设备的安全。

高压转接柜的柜体前后门均可以打开，柜体左右两侧门板可拆卸，方便内部检修。柜体左右两侧门板上开有散热通风口，可以对柜体进行有效的散热，且出现大电流短路时，可以形成有效的泄压通道，确保安全。

为保证柜体在高压和高电流经过时，不会因柜体晃动导致故障，可以将柜体固定在地面上。

实施例2：

本发明的另一个实施例，与实施例1的区别在于在实施例1的基础上包括监控系统，提供智能型自动化保护功能，根据系统逆变设备对电源的需求，通过人机交互界面实现自动/手动、并联/分路切换电源，其应用场景同实施例1。

如图5所示，本实施例的监控系统包括PLC、电压传感器、电流传感器。PLC通过电压传感器、电流传感器实时采集电压、电流数据及各预充电接触器、主断路器开关、隔离接触器、并线接触器的工作状态，将相关信息传递到上位机，并接收上位机的指令，结合PLC上设置的参数限值，可对运行状况进行综合判定，实现监控系统对高压转接柜进行自动控制和保护。可以理解，还可以提供远程控制功能，通过网络对高压转接柜进行远程监控。高压转接柜上还设置有预启动按钮、急停按钮、放电按钮。预启动按钮用于启动预充电过程，急停按钮用于紧急情况下将各个断路器、接触器分闸，放电按钮用于在任何需要的时候，闭合放电输出断路器QF4，实现通道的放电。可以理解，PLC可以采用单片机、DCS、FCS等其他控制器实现相应功能。

对于场景一，下文以1号通道为例，说明电源设备如何通过高压转接柜的单个通道对逆变器供电。使用上述具有自动化保护功能的高压转接柜对逆变器进行充电的操作流程如图6所示。

第一步：通过上位机设置场景一供电模式后，PLC向主断路器QF1、放电输出断路器QF3、隔离接触器QS1、预充电接触器KM1、KM2、并线接触器QS3、QS4、QS5发出断开指令，使其处于断开状态。

第二步：手动按下预充电按钮，PLC接收到相应的预充电启动信号后，将预充电接触器KM1和KM2合闸，进行预充电，此时，除急停按钮和放电按钮外，其他按钮无效。

预充电接触器合闸结果信号反馈给PLC，若1S内PLC未得到该信号，则PLC产生告警，操作过程结束。

预充电过程中，PLC进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，PLC产生告警，将预充电接触器KM1、KM2断开，操作流程结束。例如，完成预充电1S时，检测输出侧电压值(即电压传感器V13检测的电压值)是否为200V±20V；完成预充电2S时，检测输出侧电压值是否为800V±20V；完成预充电3S时，检测输出侧电压值是否为1200V±20V；完成预充电4S时，检测输出侧电压值是否为2100V±20V；具体检测时间及其对应产生报警的电压阈值可根据实际需要设定。该保护判断只在预充电过程中判断一次，主断路器合闸后，不再进行判断。

第三步：PLC根据高压转接柜输入侧、输出侧电压值(即电压传感器V13与V11实时检测的电压差值)进行判断，待输入侧、输出侧电压小于5V时，PLC发送1号主断路器合闸指令，使得1号主断路器QF1合闸，进行充电。若预设的预充电时间结束时输入侧、输出侧电压仍不小于5V时，则PLC产生报警，并发送预充电接触器分闸指令，使得预充电接触器KM1和KM2分闸，操作流程结束。只有当输入侧、输出侧电压小于5V时，手动按下主断路器合闸按钮才有效，否则主断路器按钮无效。

第四步：PLC接收主断路器合闸结果信号，判断主断路器是否已有效合闸。若指定时间(如15S)内得到该信号，则判断主断路器已有效合闸；若15S内未得到该信号，则产生报警，操作流程结束。

第五步：主断路器有效合闸1S后，PLC发送预充电接触器分闸指令给预充电接触器，结束预充电过程。

第六步：PLC接收预充电接触器分闸结果信号，若指定时间(如15S)内，若得到该信号，则判断预充电接触器已有效分闸，预充电过程结束；若15S内未得到该信号，则产生报警。

对于场景二，使用上述高压转接柜对逆变器进行充电的操作流程如图7所示。

第一步：通过上位机设置场景二供电模式后，PLC向主断路器QF1、QF2，放电输出断路器QF3、QF4，隔离接触器QS1、QS2，预充电接触器KM1、KM2、KM3、KM4，并线接触器QS3、QS4、QS5发出断开指令，使其处于断开状态。

第二步：手动按下预充电按钮，PLC接收到相应的预充电启动信号后，根据高压转接柜输入侧电压传感器V11和V21实时检测电压，判断二者的差值(即P1、N1间电压与P2、N2间电压的差值)是否小于等于50V，若大于50V，则不能进行预充电，产生报警，操作流程结束；若小于等于50V，则进行下一步。手动按下预充电按钮后，除急停按钮和放电按钮外，其他按钮无效。

第三步：PLC发送预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4合闸指令，进行预充电，此时，其他接触器处于断开状态。

预充电接触器合闸结果信号反馈给PLC，若1S内PLC未得到该信号，则PLC产生告警，操作过程结束。

预充电过程中，PLC进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，PLC产生报警，将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4断开，操作流程结束。例如，完成预充电1S时，检测输出侧电压值(即电压传感器V13、V23检测的电压值)是否为200V±20V；完成预充电2S时，检测输出侧电压值是否为800V±20V；完成预充电3S时，检测输出侧电压值是否为1200V±20V；完成预充电4S时，检测输出侧电压值是否为2100V±20V；具体检测时间及其对应产生报警的电压阈值可根据实际需要设定。该保护判断只在预充电过程中判断一次，主断路器合闸后，不再进行判断。

第四步：PLC根据高压转接柜输入侧、输出侧电压值(即电压传感器V13与V11的检测电压差值、电压传感器V23与V21的检测电压差值)进行判断，若两个通道的输入侧、输出侧电压均小于5V时，PLC发送主断路器合闸指令，使得主断路器QF1、QF2合闸，进行充电；若预设的预充电时间结束时输入侧、输出侧电压仍不小于5V时，则PLC产生报警，并发送预充电接触器分闸指令，使得预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4分闸。只有当输入侧、输出侧电压小于5V时，手动按下主断路器合闸按钮才有效，否则主断路器按钮无效。

第五步：PLC接收主断路器合闸结果信号，判断主断路器是否已有效合闸。若指定时间(如15S)内PLC得到该信号，则判断主断路器已有效合闸；若15S内PLC未得到该信号，则产生报警，将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4分闸及主断路器QF1、QF2分闸，操作流程结束。

第六步：主断路器闭合1S后，PLC发送预充电接触器分闸指令给预充电接触器，结束预充电过程。

第七步：PLC接收预充电接触器分闸结果信号，若指定时间(如15S)内，若得到该信号，则判断预充电接触器已有效分闸，预充电过程结束；若15S内未得到该信号，则产生报警。

对于场景三，电源设备通过高压转接柜的1号通道和2号通道并联后对逆变器供电。使用上述高压转接柜对逆变器进行充电的操作流程如图8所示

第一步：通过上位机设置场景三供电模式后，PLC向主断路器QF1、QF2，放电输出断路器QF3、QF4，隔离接触器QS1、QS2，预充电接触器KM1、KM2、KM3、KM4，并线接触器QS3、QS4、QS5发出断开指令，使其处于断开状态。

第二步：PLC向并线接触器QS3、QS4、QS5发送合闸指令，使之合闸。

第三步：手动按下预充电按钮，PLC接收到相应的预充电启动信号后，根据高压转接柜输入侧电压传感器V11和V12实时检测电压，计算二者的差值(|V12-V11|)，判断|V12-V11|与V12的差值(即P1、01间电压与O1、N1间电压的差值)是否小于等于30V，若大于30V，则不能进行预充电，产生报警，操作流程结束；若小于等于30V，则进行下一步。手动按下预充电按钮后，除急停按钮和放电按钮外，其他按钮无效。

第四步：PLC向隔离接触器QS1、QS2发送合闸指令，使之合闸。

隔离接触器合闸结果信号反馈给PLC，若1S内PLC未得到该信号，则PLC产生告警，操作过程结束。

第五步：PLC向预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4发送合闸指令，进行预充电。

预充电接触器合闸结果信号反馈给PLC，若1S内PLC未得到该信号，则PLC产生告警，操作过程结束。

预充电过程中，PLC进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，PLC产生报警，将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4断开，操作流程结束。例如，完成预充电1S时，检测输出侧电压值(即电压传感器V13或V23检测的电压值)是否为200V±20V；完成预充电2S时，检测输出侧电压值是否为800V±20V；完成预充电3S时，检测输出侧电压值是否为1200V±20V；完成预充电4S时，检测输出侧电压值是否为2100V±20V；具体检测时间及其对应产生报警的电压阈值可根据实际需要设定。该保护判断只在预充电过程中判断一次，主断路器合闸后，不再进行判断。

第六步：PLC根据高压转接柜输入侧、输出侧电压值(即电压传感器V13与V11的检测电压差值或电压传感器V23与V21的检测电压差值)进行判断，待输入侧、输出侧电压小于5V时，PLC发送主断路器合闸指令，使得主断路器QF1、QF2合闸，进行充电；若预设的预充电时间结束时输入侧、输出侧电压仍不小于5V时，则PLC产生报警，并发送预充电接触器分闸指令，使得预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4分闸。只有当输入侧、输出侧电压小于5V时，手动按下主断路器合闸按钮才有效，否则主断路器合闸按钮无效。

第七步：PLC接收主断路器合闸结果信号，判断主断路器QF1、QF2是否已有效合闸。若指定时间(如15S)内PLC得到该信号，则判断主断路器已有效合闸；若15S内PLC未得到该信号，则产生报警，将预充电接触器KM1、KM2、KM3和KM4分闸及主断路器QF1、QF2分闸，操作流程结束。

第八步：主断路器闭合1S后，PLC向预充电接触器发送分闸指令，使之分闸，结束预充电过程。

第九步：PLC接收预充电接触器分闸结果信号，若指定时间(如15S)内，若得到该信号，则判断预充电接触器已有效分闸，预充电过程结束；若15S内未得到该信号，则产生报警。

逆变器设备测试过程中有大电压和大电流经过，当出现异常情况时，可以通过上位机发送急停控制指令给PLC，将处于合闸状态的主断路器、预充电接触器立即分闸，切除充电设备，保护逆变器的设备安全。

逆变器设备测试完成后，通过放电回路，可将充电设备多余的电压释放，保障后续操作人身和设备的安全。

本实施例的高压转接柜不仅承担配电中的通断，还具备测量、控制、保护、通信等功能，也是沟通一次电气设备与二次智能化控制保护设备的桥梁。可以根据大容量直流电力系统自身特点和应用场合复杂工况条件，围绕开关柜主框架结构强度、电气绝缘、主旁母线温升、防护等级、电磁兼容、短路分断能力、数字监控保护系统的智能化与标准化等重要性能指标进行预设参数值设置。

本发明适用于单电压供电型逆变器和双电压供电型逆变器以及类似设备的测试，可实现充电设备和逆变器之间的充放电回路的切换与供电路径管理；可通过接触器控制实现双通道并联输出功能。采用PLC方便可靠地实现多个应用场景下充电设备和逆变器之间的充放电回路的切换与供电路径管理时，逆变器设备测试过程中无需人工切换，提高了操作安全系数。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (10)

1.一种电源设备与逆变器之间的高压转接柜，其特征在于，设有连接电源设备和逆变器的通道；所述通道上包括：

预充电回路，用于避免给逆变器充电时充电电流超过逆变器能承受的电流上限；

与预充电回路并联的主断路器回路，其上设置有主断路器，主断路器合闸时电源设备对逆变器的充电；

放电回路，其上设置有放电输出断路器和放电电阻，放电输出断路器合闸时，该通道进行放电；

电压传感器，用于检测高压转接柜输入侧和/或输出侧电压；

电流传感器，用于检测为逆变器充电时充电电流；

报警装置，用于操作过程中发生异常时产生和显示告警。

2.根据权利要求1所述的电源设备与逆变器之间的高压转接柜，其特征在于，所述预充电回路包括串联的预充电接触器、预充电阻。

3.根据权利要求1所述的电源设备与逆变器之间的高压转接柜，其特征在于，所述电压传感器包括第一电压传感器，用于检测输入侧的正负极电压；第二电压传感器，用于检测输入侧的正极与中位电压；第三电压传感器，用于检测输出侧正负极电压。

4.根据权利要求1所述的电源设备与逆变器之间的高压转接柜，其特征在于，所述通道输入侧中位端子与输出侧中位端子间设置有隔离接触器；所述通道为两个，两个通道间并联有并线接触器；通过闭合隔离接触器和并线接触器实现两个通道的并联输出。

5.根据权利要求1所述的电源设备与逆变器之间的高压转接柜，其特征在于，还包括急停按钮，按下急停按钮时，将处于合闸状态的主断路器、预充电接触器立即分闸。

6.根据权利要求1～5任一所述的电源设备与逆变器之间的高压转接柜，其特征在于，还包括控制器，用于采集电压、电流数据及各预充电接触器、主断路器开关、隔离接触器、并线接触器的工作状态，结合控制器上设置的参数限值，对逆变器充电过程进行控制和保护。

7.一种电源设备与逆变器之间的高压转接方法，使用根据权利要求1～5任一所述的电源设备与逆变器之间的高压转接柜进行转接，其特征在于，包括：

预充电接触器合闸，进行预充电；

待高压转接柜输入侧、输出侧电压小于第一设定值时，将通道的主断路器合闸，进行充电。

8.一种电源设备与逆变器之间的高压转接方法，使用根据权利要求6所述的电源设备与逆变器之间的高压转接柜进行转接，其特征在于，包括以下步骤：

控制器根据设置的供电模式向主断路器、放电输出断路器、隔离接触器、预充电接触器、并线接触器发出断开指令，使其处于断开状态；

控制器接收到按下预充电按钮时产生的预充电启动信号后，发送预充电接触器合闸指令，进行预充电；

预充电过程中，控制器进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，控制器产生报警，将预充电接触器断开，操作流程结束；

控制器根据高压转接柜输入侧、输出侧正负极间电压值进行判断，若两个通道的输入侧、输出侧正负极间电压均小于第二设定值时，控制器发送主断路器合闸指令，使得主断路器合闸，进行充电；若预设的预充电时间结束时输入侧、输出侧电压仍不小于第二设定值时，则控制器产生报警，并发送预充电接触器分闸指令，使得预充电接触器分闸；

控制器接收主断路器合闸结果信号，判断主断路器是否已有效合闸，若指定时间内控制器得到该信号，则判断主断路器已有效合闸；若指定时间内控制器未得到该信号，则产生报警，将预充电接触器及主断路器分闸，操作流程结束；

主断路器闭合1S后，控制器发送预充电接触器分闸指令给预充电接触器，结束预充电过程。

9.根据权利要求8所述的电源设备与逆变器之间的高压转接方法，其特征在于，控制器接收到按下预充电按钮时产生的预充电启动信号后，还对高压转接柜输入侧实时检测电压进行判断，包括：

根据高压转接柜输入侧电压传感器实时检测电压，判断两个通道的正负极电压间差值是否小于等于第三设定值，若大于该第三设定值，则不能进行预充电，产生报警，操作流程结束；若小于等于该第三设定值，则控制器发送预充电接触器合闸指令，进行预充电。

10.根据权利要求8所述的电源设备与逆变器之间的高压转接方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制器根据设置的供电模式向主断路器、放电输出断路器、隔离接触器、预充电接触器、并线接触器发出断开指令，使其处于断开状态；

控制器向并线接触器发送合闸指令，使之合闸；

控制器接收到按下预充电按钮时产生的预充电启动信号后，计算高压转接柜输入侧正极与中位点间电压、中位点与负极间电压的差值，判断该差值是否小于等于第四设定值，若大于第四设定值，则不能进行预充电，产生报警，操作流程结束；若小于等于第四设定值，则进行下一步；

控制器向隔离接触器发送合闸指令，使之合闸；

控制器向预充电接触器发送合闸指令，进行预充电；

预充电过程中，控制器进行保护判断，即如果预充电经过指定时间后，若输出侧电压值不在设定范围内，控制器产生报警，将预充电接触器断开，操作流程结束；

控制器根据高压转接柜输入侧、输出侧正负极间电压值进行判断，待输入侧、输出侧正负极间电压小于第五设定值时，控制器发送主断路器合闸指令，使得主断路器合闸，进行充电；若预设的预充电时间结束时输入侧、输出侧正负极间电压仍不小于第五设定值时，则控制器产生报警，并发送预充电接触器分闸指令，使得预充电接触器分闸；

控制器接收主断路器合闸结果信号，判断主断路器是否已有效合闸，若指定时间内控制器得到该信号，则判断主断路器已有效合闸；若指定时间内控制器未得到该信号，则产生报警，将预充电接触器及主断路器分闸，操作流程结束；

主断路器闭合1S后，控制器向预充电接触器发送分闸指令，使之分闸，结束预充电过程。

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