CN219935998U - 高电压穿越装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高电压穿越装置，属于电力技术领域。高电压穿越装置包括：主功率器件，主功率器件包括接触器和至少两个电容器组，接触器的一端用于与外部电网连接，接触器的另一端与电容器组连接，电容器组用于与待测逆变器连接，电容器组用于调整外部电网为待测逆变器提供的电压；数据采集单元，数据采集单元与主功率器件连接，数据采集单元用于采集主功率器件的运行参数；控制系统，控制系统分别与数据采集单元以及主功率器件连接，控制系统用于基于运行参数，控制主功率器件执行待测逆变器的高电压穿越。该装置通过控制系统对主功率器件的接触器和电容器组进行控制，实现高电压穿越功能过程控制，适用于光伏逆变器高电压穿越能力的检测。

Description

高电压穿越装置

技术领域

本申请属于电力技术领域，尤其涉及一种高电压穿越装置。

背景技术

高电压穿越指电力系统扰动引起发电设备并网电压突升，在一定的电压突升范围和时间间隔内，设备能够保证不脱网持续运行，即要求并网逆变器具备在一定时间段内能承受较高电压的能力。

随着清洁电力转换技术的不断发展，光伏发电系统的并网装机容量飞速增长，光电在电网中的占比越来越高。大规模光电并网对电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。在电力系统中，通常会发生电网电压骤升故障，可能会造成光伏逆变器脱网，对电力系统安全稳定运行带来巨大威胁。

为避免光伏逆变器因暂态高压而脱网，对光伏逆变器高电压穿越能力的检测工作迫在眉睫。但现有的高电压穿越检测平台往往针对于大功率风电设备，为室外大型集装箱式，不适用于小型组串式光伏逆变器在试验室环境下检测。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种高电压穿越装置，可以控制光伏逆变器的高电压穿越功能过程，实现光伏逆变器高电压穿越能力的检测。

第一方面，本申请提供了一种高电压穿越装置，包括：

主功率器件，所述主功率器件包括接触器和至少两个电容器组，所述接触器的一端用于与外部电网连接，所述接触器的另一端与所述电容器组连接，所述电容器组用于与待测逆变器连接，所述电容器组用于调整所述外部电网为所述待测逆变器提供的电压；

数据采集单元，所述数据采集单元与所述主功率器件连接，所述数据采集单元用于采集所述主功率器件的运行参数；

控制系统，所述控制系统分别与所述数据采集单元以及所述主功率器件连接，所述控制系统用于基于所述运行参数，控制所述主功率器件执行所述待测逆变器的高电压穿越。

根据本申请的高电压穿越装置，通过控制系统对主功率器件的接触器和电容器组进行控制，实现高电压穿越功能过程控制，主功率器件接入真实的外部电网，高电压穿越装置可以更加准确地模拟电网真实的高电压故障状态，实现光伏逆变器高电压穿越能力的检测。

根据本申请的一个实施例，所述主功率器件还包括：

限流电抗器，所述限流电抗器并联有第一开关，所述限流电抗器的第一端与所述接触器连接，所述限流电抗器的第二端分别与所述电容器组以及所述待测逆变器连接，所述限流电抗器的第二端至所述电容器组的线路上设有第二开关；

其中，所述控制系统用于控制所述第一开关以及所述第二开关的断开和闭合。

根据本申请的一个实施例，所述限流电抗器的第二端至所述待测逆变器的线路上设有变压器。

根据本申请的一个实施例，所述电容器组包括：

限流电阻，所述限流电阻与所述接触器连接；

电容，所述电容的第一端与所述限流电阻连接，所述电容的第二端接地，所述电容并联有串联的泄放电阻和第三开关；

其中，所述控制系统用于控制所述第三开关的断开和闭合。

根据本申请的一个实施例，所述控制系统包括：

人机界面，所述人机界面用于接收用户输入；

控制器，所述控制器分别和所述人机界面以及所述主功率器件连接。

根据本申请的一个实施例，所述人机界面包括：

触摸屏，所述触摸屏用于接收用户输入和显示交互信息。

根据本申请的一个实施例，所述人机界面包括：

紧急停止按钮，所述紧急停止按钮用于接收用户输入，所述控制器用于在所述紧急停止按钮接收到用户输入的情况下，控制所述主功率器件的所述接触器断开，以使所述高电压穿越装置切出所述外部电网。

根据本申请的一个实施例，所述人机界面包括：

放电按钮，所述放电按钮用于接收用户输入，所述控制器用于在所述放电按钮接收到用户输入的情况下，控制所述主功率器件的所述电容器组进行放电。

根据本申请的一个实施例，所述控制系统还包括：

开关控制电路，所述开关控制电路连接于所述控制器与所述主功率器件之间，所述开关控制电路与所述主功率器件通信连接。

根据本申请的一个实施例，所述控制系统用于基于所述运行参数，执行高电压穿越装置的故障检测，并在所述高电压穿越装置发生故障的情况下，控制所述主功率器件的所述接触器断开，以使所述高电压穿越装置切出所述外部电网。

根据本申请的一个实施例，所述数据采集单元包括：交流电压变送器、温度检测元件和交流电流采集器。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的高电压穿越装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的高电压穿越装置的主功率器件的结构示意图之一；

图3是本申请实施例提供的高电压穿越装置的主功率器件的结构示意图之二；

图4是本申请实施例提供的高电压穿越装置的控制器的信号通道结构示意图；

图5是本申请实施例提供的高电压穿越装置的交流电流采集器的线路示意图；

图6是本申请实施例提供的高电压穿越装置的交流电压变送器的线路示意图；

图7是本申请实施例提供的高电压穿越装置的控制器的程序逻辑框图；

图8是本申请实施例提供的高电压穿越装置的高电压穿越测试结果示意图。

附图标记：

控制系统110，触摸屏111，控制器112，开关控制电路113，数据采集单元120，交流电压变送器121，温度检测元件122，交流电流采集器123，主功率器件130。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考图1-图8描述根据本申请实施例的高电压穿越装置。

本申请实施例的高电压穿越装置可以实现高电压穿越功能过程控制，实现对组串式光伏并网逆变器进行高电压穿越能力的测试，

如图1所示，高电压穿越装置包括：主功率器件130、数据采集单元120和控制系统110。

主功率器件130包括接触器和至少两个电容器组，接触器的一端用于与外部电网连接，接触器是主功率器件130与外部电网连接的接入点，可以通过控制接触器动作，实现主功率器件130与外部电网的接入和切出。

其中，外部电网是真实的电网环境。

在该实施例中，接触器的另一端与电容器组连接，电容器组用于与待测逆变器连接，电容器组用于调整外部电网为待测逆变器提供的电压。

其中，待测逆变器可以为小型组串式光伏逆变器以及其他类型的逆变器。

在实际执行中，通过控制电容器组在高电压穿越装置中的接入和切出，改变为待测逆变器提供的电压。

数据采集单元120与主功率器件130连接，控制系统110分别与数据采集单元120以及主功率器件130连接，数据采集单元120用于采集主功率器件130的运行参数，控制系统110用于基于运行参数，控制主功率器件130执行待测逆变器的高电压穿越。

相关技术中，高电压穿越检测平台往往针对于大功率风电设备，为室外大型集装箱式，不适用于小型组串式光伏逆变器在试验室环境下检测，且高电压穿越检测平台所使用的电网模拟器模拟的高电压穿越与真实电网环境又存在一定的差异。

本申请实施例中，控制系统110控制主功率器件130执行待测逆变器的高电压穿越，数据采集单元120采集高电压穿越过程中主功率器件130的运行参数，实时监测高电压穿越装置运行，调整主功率器件130中电容器组的连接，实现高电压穿越功能过程控制，高电压穿越装置接入真实的外部电网，更能模拟电网真实的高电压故障状态，可以更加准确的检测光伏逆变器高电压穿越能力。

根据本申请实施例提供的高电压穿越装置，通过控制系统110对主功率器件130的接触器和电容器组进行控制，实现高电压穿越功能过程控制，主功率器件130接入真实的外部电网，高电压穿越装置可以更加准确地模拟电网真实的高电压故障状态，实现光伏逆变器高电压穿越能力的检测。

需要说明的是，高电压穿越装置串联在外部电网和待测逆变器之间，可以兼容三相三线制及三相四线制组串光伏逆变器的高电压穿越能力测试。

按照NB/T32004标准要求，可以考察逆变器三相电压同时抬升故障能力，此时，高电压穿越装置默认三相电压同时抬升，可根据实际需求调整为二相抬升或者单相抬升。

下面对主功率器件130的单相抬升相关结构进行介绍。

在一些实施例中，主功率器件130还包括：限流电抗器。

限流电抗器并联有第一开关，限流电抗器的第一端与接触器连接，限流电抗器的第二端分别与电容器组以及待测逆变器连接，限流电抗器的第二端至电容器组的线路上设有第二开关；

其中，控制系统110用于控制第一开关以及第二开关的断开和闭合。

限流电抗器属于电感器，对流过的交流电有阻抗(限流)作用，限流电抗器并联的第一开关作为限流电抗器的旁路开关，可以控制交流电是否通过限流电抗器。

在实际执行中，第一开关可以为交流接触器。

在该实施例中，限流电抗器的第二端至电容器组的线路上设有第二开关，第二开关可以控制主功率器件130中电容组的接入和切出，利用容性电流在串联电感上的产生的压降可以提升电网电压的原理，改变为待测逆变器提供的电压。

在一些实施例中，限流电抗器的第二端至待测逆变器的线路上设有变压器。

在该实施例中，在待测逆变器与限流电抗器的第二端连接的线路上还设有变压器，以进一步调整电压。

在一些实施例中，电容器组包括：限流电阻和电容。

在该实施例中，限流电阻与接触器连接；电容的第一端与限流电阻连接，电容的第二端接地，电容并联有串联的泄放电阻和第三开关；

其中，控制系统110用于控制第三开关的断开和闭合。

限流电阻串联在电容和电网侧的线路中，起到限制电流的作用；在电容上并联和泄放电阻，泄放电阻可以消耗电容的能量，第三开关用于控制泄放电阻是否与电容连通，消耗电容的能量。

下面介绍一个具体的实施例。

如图2所示，高电压穿越装置的主功率器件130最左侧接入外部电网A、B、C三相，通过主功率器件130的接触器，然后每相串接一个限流电抗器分别为L1、L2和L3，高电压穿越装置的主功率器件130最右侧接入待测逆变器A1、B1、C1三相。

每个限流电抗器并联一个交流接触器作为第一开关，分别为KM1-1、KM1-2和KM1-3，向右每相分别经过限流电阻R1-1、R2-1、R3-1，每相可选择性连接7组电容器组。

7组电容器组对应高电压穿越装置可以抬升的7组不同电压(1.11Vn～1.30Vn)，每组电容器组配备了泄放电阻。

第一个限流电阻R1-1通过第二开关KM2-1至KM2-7分别连接C1-1至C1-7的7组电容器组，第二个限流电阻R1-2和第一个限流电阻R1-3的连接关系依次类推。

电容器组与限流电阻R1-1、R2-1、R3-1之间通过7组接触器及熔丝相连接，最右侧为并网的待测逆变器或隔离变压器接入点。

第一开关KM1起到光伏逆变器正常并网状态下旁路限流电抗器L的作用，目的为使未进入高电压穿越前电网电压电流相位不发生变化，且在高穿完成后释放限流电抗L的能量。

如图3所示，主功率器件130的左侧为电网侧，通过接触器连接外部电网，主功率器件130的右侧为逆变器侧，连接待测逆变器。

限流电抗器L串联在电网侧和待测逆变器之间，限流电抗器L并联有第一开关KM1，在限流电抗器L与待测逆变器之间还串联有变压器ST1。

限流电抗器L的第二端依次连接第二开关KM2、限流电阻R1和电容C，电容C并联有串联的泄放电阻R2和第三开关KM3。

高电压穿越装置抬升电网电压工作逻辑如下：

控制系统110控制接触器闭合，第一开关KM1闭合，旁路掉限流电抗器L，第二开关KM2开路，待测逆变器通过变压器ST1与外部电网连接。

控制第一开关KM1开路，第二开关KM2闭合，第三开关KM3开路，后级的变压器原边电压为并联电容C对地两端电压，变压器副边逆变器端口电压也成比例抬升。

高电压满足标准的维持时间后，断开第二开关KM2，闭合K第一开关KM1，闭合第三开关KM3，通过泄放电阻R2消耗掉并联电容C上的残压回到初始状态，完成单次高电压穿越。

在该实施例中，通过控制第二开关KM2的通断来控制并联电容器组的接入和切出，利用容性电流在串联电感上的产生的压降可以提升电网电压的原理，改变测量点电压。

在实际执行中，三相高电压穿越，则对应三个测量点，三相电压抬升情况相同；两相高电压穿越，则对应两个测量点，两相电压抬升情况相同，一相电压不抬升；单相高电压穿越，则对应一个测试点，单相电压抬升，剩余两相电压不抬升。

高电压穿越装置在最前端设置的接触器用来控制外部电网的接入以及切出，方便从外部电网中开路出高电压穿越装置进行维护操作。

高电压穿越装置可以在测试点产生1.11～1.30倍额定电压，但非无级可调，例如，测试点电压可实现在111％、115％、118％、122％、125％、128％、130％之间切换。

本申请实施例的高电压穿越装置适用于组串式光伏并网逆变器测试，方便快捷的选择电容器组，简明直观的执行高电压穿越逻辑，7种电压档位可选，穿越时长允许自定义，既满足NB/T 32004标准又可适应海外国家标准，操作简便功能实用。

下面对高电压穿越装置的控制系统110进行具体介绍。

在一些实施例中，高电压穿越装置的控制系统110包括：人机界面和控制器112。

人机界面(Human Machine Interface，HMI)是一种用户界面，允许用户与机器或过程进行交互，HMI通常用于工业环境，允许用户监视和控制过程。

HMI可以采用多种形式，包括计算机上的图形用户界面(GUI)、触屏或带有按钮和显示器的物理控制面板，用于向用户呈现过程数据，允许用户输入命令和设定值，以及提供警报和其他信息。

控制系统110的控制器112可以为可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。

在该实施例中，人机界面用于接收用户输入，控制器112分别和人机界面以及主功率器件130连接。

在实际执行中，控制器112可以基于人机界面所接收的用户输入，控制主功率器件130执行待测逆变器的高电压穿越，也可以基于预设规则自动控制主功率器件130。

在一些实施例中，人机界面包括触摸屏111。

其中，触摸屏111用于接收用户输入和显示交互信息。

在该实施例中，触摸屏111可以和控制器112通信连接，实现数据传输，在触摸屏111可以显示高电压穿越装置两侧电路的实时电量参数等信息，同时通过触摸屏111可以对高电压穿越装置中的主功率器件130进行控制。

在实际执行中，触摸屏111和控制器112可以通过RS485通信连接，采用RS485通信时，触摸屏111和控制器112之间通过支持ModbusRTU协议的RS485接口数据线连接。

在该实施例中，触摸屏111还可以通过以太网通讯连接电脑，以使电脑界面显示运行信息，以供用户实时查看数据是否正常，设备是否正常运行，便于操作，在触摸屏111上输入的用户输入，通过控制器112达到控制与保护高电压穿越装置的目的。

在一些实施例中，人机界面包括紧急停止按钮。

紧急停止按钮用于接收用户输入，控制器112用于在紧急停止按钮接收到用户输入的情况下，控制主功率器件130的接触器断开，以使高电压穿越装置切出外部电网。

在该实施例中，高电压穿越装置具备紧急停止功能，在紧急停止按钮被用户按下，即紧急停止按钮接收到用户输入的情况下，将主功率器件130的接触器断开，使得高电压穿越装置切出外部电网，达到保护高电压穿越装置和待测逆变器的作用。

在实际执行中，紧急停止按钮按下后，先控制主功率器件130的接触器断开，使高电压穿越装置从外部电网脱出，然后触发控制器112的程序停止功能，强行将控制器112置为停止模式，如恢复需将紧急停止按钮手动硬件复位。

在一些实施例中，人机界面包括放电按钮。

放电按钮用于接收用户输入，控制器112用于在放电按钮接收到用户输入的情况下，控制主功率器件130的电容器组进行放电。

在该实施例中，高电压穿越装置设有放电按钮，放电按钮可以用于未执行高电压穿越过程时，设备紧急排障维修放电使用。

需要说明的是，放电按钮无视控制器112当前执行的步进逻辑，在未执行高电压穿越过程，需要进行紧急排障维修放电时，按下放电按钮，直接进行主功率器件130的电容器组的放电操作。

在一些实施例中，控制系统110还包括开关控制电路113。

在该实施例中，开关控制电路113连接于控制器112与主功率器件130之间，开关控制电路113与主功率器件130通信连接。

在实际执行中，开关控制电路113可以为低压继电器，可以传递信号和同时控制多个电路。

控制系统110包括控制器112和开关控制电路113，控制器112的输入端连接数据采集单元120，输出端连接于开关控制电路113，控制器112用于根据数据采集单元120采集的运行参数，输出控制信号，通过开关控制电路113传输给主功率器件130，并接收主功率器件130反馈的反馈信号。

在一些实施例中，数据采集单元120包括：交流电压变送器121、温度检测元件122和交流电流采集器123。

交流电压变送器121(AC Voltage transmitter)能够将被测的交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按照线性比例输出的直流电压或电流，同时可将转换得到的直流电压或者电流输出的高低压隔离装置。

交流电流采集器123(AC current collector)：即电流互感器，根据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。

在实际执行中，数据采集单元120采集主功率器件130的电压、电流和温度等运行参数，可以将数据采集单元120的数据采集点设置在待测逆变器与主功率器件130连接的位置，当设有变压器时，可以将数据采集单元120的电压采集点设置在变压器的输出端的位置。

如图1所示，控制器112可以为MC200-3232BRA型PLC，32点24VDC输入32点继电器输出，控制器112采用的AD模块包括MC200-4AD及MC200-4TC。

数据采集单元120的输出端均连接于AD模块的模拟量输入端，AD模块通过排线与MC200-3232BRA相连接。

数据采集单元120将所测的信号转为MC200-4AD模块所需要的0至20mA直流电流信号，而MC200-4AD型模块数字输入特性默认为0至2000，对应的内部比例为1:100000。

MC200-4TC模块数字输入特性默认为0至12000，对应测量温度为0℃至1200℃，根据线性比例可计算出采集信号的实际大小。

如图4所示，AD模块以24V开关电源供电，PG接电源地；信号地FG接双绞信号线屏蔽层抗干扰，以第一通道CH1为例，V1+与信号输入端正极相连，VI1-与信号输入端负极相连，如果外部信号有干扰，输入信号波动，可以在V1+和VI1-之间接一个平滑电容器(0.1μF～0.47μF/25V)。

当前通道使用电流输入，则V1+和I1+需要短接，使用电压输入时不需要短接；当不需要使用通道时，将V1+与VI1短接。

需要说明的是，图4仅示意出2通道信号，MC200-4AD及MC200-4TC模块均具备4通道输入信号。

数据采集单元120可以包括交流电压变送器121、温度检测元件122和交流电流采集器123，其中，温度检测元件122可以为K型热电偶，测量范围可以为0℃至600℃。

如图5所示，交流电流采集器123的接线中，1(Vcc)及4(GND)分别接入24V开关电源24V+与24V-；2(Iout)及4(GND)分别接入MC200-4AD中的CH1的V1+及VI1-通道。

如图6所示，交流电压变送器121的接线中，电源端子1.3及1.4接入24V开关电源输出，输入侧接4.1端子(550V)与5.4端子(N)，采集相电压，输出侧端子3.1(OUTI)与3.2(GNDI)分别接入MC200-4AD的CH2的V2+及VI2-通道。

控制器112可以为MC200-3232BRA型PLC，外接多个MC200-4AD模拟量模块端子，所接模拟量模块同MC200-3232BRA一样，均需外置24V开关电源供电，MC200-32332BRA为输入输出干结点需要24V电源，MC200-4AD则是需要24V提供模块电源。

在该实施例中，高电压穿越装置为整个控制系统110提供了一个24V、5A输出的开关电源，以保证整个控制系统110中继电器的驱动能力。

MC200-4AD模块其中V1+与VI1为第一路模拟量输入，V2+与VI2为第二路模拟量输入，V3+与VI3为第三路模拟量输入，V4+与VI4为第四路模拟量输入，输入电压DC 0至10V或电流0至20mA。

第一路模拟量输入特殊寄存器D1001和D1005分别反映出的是第一通道的采样平均值和采样当前值，以此类推D1002和D1006、D1003和D1007、D1004和D1008分别为第二、三、四通道的采样平均值和采样当前值。采集模块需要采集的量大于四个，因此一个模拟量模块不够用，需要用到多个MC200-4AD模块来扩展。

在一些实施例中，高电压穿越装置的控制系统110还可以用于基于运行参数，执行高电压穿越装置的故障检测，并在高电压穿越装置发生故障的情况下，控制主功率器件130的接触器断开，以使高电压穿越装置切出外部电网。

在该实施例中，检测到故障发生时，断开主功率器件130的接触器，将高电压穿越装置切出外部电网，可以有效保护高电压穿越装置和待测逆变器。

下面以控制器112为PLC为例，介绍控制系统110进行故障检测的具体实施例。

如图7所示，步骤1、PLC及AD模块上电硬件自检，高电压穿越装置硬件自检的同时，进行上电初始周期变量初始化。

步骤2、根据硬件自检结果来判断程序是否执行，自检不通过则程序hold，HMI显示故障；自检通过，则AD模块开始采集来自数据采集单元120的电压、电流和温度等运行参数。

步骤3、判断主功率器件130的接触器组状态，闭合则整个高电压穿越装置强电接入，可后续操作；断开则整个高电压穿越装置主功率器件130部分未接入外部电网。

步骤4、判断紧急停止按钮状态，紧急停止按钮未按下则可进行后续操作。

高电压穿越装置具备紧急停止功能，当紧急停止按钮按下时，优先将接触器断开，使高电压穿越装置从外部电网脱出，然后触发PLC的程序停止功能，强行将PLC置为STOP模式，如要恢复需手动硬件复位。

步骤5、PLC中已内置工作温度、故障电流电压和速断保护电流的阈值。

在该实施例中，以故障电压为主保护，预设不超过1.32倍的额定并网电压阈值。

从数据采集单元120获取数据，将实时采集的电压数据与阈值对比，判断数据是否在范围内；若正常，则进入等待操作状态；若异常，HMI显示故障。

步骤6、判断数据是否正常，若数据正常即一次重合闸后电压恢复正常，则为瞬时故障，故障消除；若一次重合闸后电压数据仍然不正常，则为永久故障，从电网切除主功率接触器组，记录下永久故障时间记录HMI给予提示。

步骤7、电容器组进行放电操作，将三相21组电容器组均初始化电压归零点，放电时间PLC内置，放电过程中实时监测放电接触器吸合时长，满足放电时间则认为放电完成。

步骤8、放电完成后，从HMI获取选择的电容器组档位及穿越时间，PLC判断是否选择高电压档位，若未选择高电压档位则高电压穿越开始按钮不绑定任何逻辑功能，点击无作用；若选择了高电压档位，则高电压穿越开始按钮绑定对应档位的穿越逻辑功能，进入高电压穿越预备状态。

步骤9、按下高电压穿越开始按钮进行一次高电压穿越过程，穿越过程中HMI可以采用电子表格及图表实时显示采集的电网电压及电流数据。

单次穿越结束后程序返回至电容器组放电位置，重新给电容器组放电后可以重新选择高电压档位，再次进入高电压穿越预备状态，可以随时进行下次高电压穿越操作。

步骤10、整个高电压穿越装置操作结束。

如图8所示为高电压穿越装置的高电压穿越测试结果，图中纵坐标pu为标幺值，三相光伏逆变器额定相电压为220V，则1.2pu为1.2*220＝264V。

需要说明的是，PLC基本逻辑根据HMI配置单元来进行步进编程、顺序控制，步进编程的优势是条件跳转明确，满足执行条件严格按照步进符跳转，减少PLC当前扫描周期的程序段落，缩短了PLC单次的扫描周期时间，由于每次穿越完成后电容器组切出电网的不确定性使得电容组存在一定残压，基于操作安全的理念，HMI可以设置为放电操作手动，不考虑选择的高电压档位，每次放电均为三相21组电容器组同时接入泄放电阻，手动操作可以便于应急处理放电过程中的装置故障。

在该实施例中，HMI增设了可以无视PLC步进逻辑的放电按钮，用于未执行高电压穿越过程时，设备紧急排障维修放电使用。

高电压穿越装置具备紧急停止功能，按下紧急停止按钮，将接触器断开，使高电压穿越装置从外部电网脱出，然后触发PLC的程序停止功能，强行将PLC打为STOP模式，如要恢复需手动硬件复位。

可以理解的是，控制器112采用PLC，PLC逻辑修改调试方便，方便扩展高电压穿越装置的附加功能。

在该实施例中，高电压穿越装置的控制系统110包括控制器112和触摸屏111，连接实际的外部电网，采集高电压穿越过程中主功率器件130的运行参数，实时监测系统中电网电压电流参数，实现高电压穿越功能过程控制。

控制系统110还实现了高电压穿越过程中装置故障检测，并在电路系统故障时，控制继电器动作将电容器组及接触器切出外部电网，且触摸屏111等人机接口具备监测点状态指示，可以降低故障排除的人工参与度与成本，效率高，为高电压穿越装置的正常运行提供安全保障。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种高电压穿越装置，其特征在于，包括：

主功率器件，所述主功率器件包括接触器和至少两个电容器组，所述接触器的一端用于与外部电网连接，所述接触器的另一端与所述电容器组连接，所述电容器组用于与待测逆变器连接，所述电容器组用于调整所述外部电网为所述待测逆变器提供的电压；

数据采集单元，所述数据采集单元与所述主功率器件连接，所述数据采集单元用于采集所述主功率器件的运行参数；

控制系统，所述控制系统分别与所述数据采集单元以及所述主功率器件连接，所述控制系统用于基于所述运行参数，控制所述主功率器件执行所述待测逆变器的高电压穿越。

2.根据权利要求1所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述主功率器件还包括：

限流电抗器，所述限流电抗器并联有第一开关，所述限流电抗器的第一端与所述接触器连接，所述限流电抗器的第二端分别与所述电容器组以及所述待测逆变器连接，所述限流电抗器的第二端至所述电容器组的线路上设有第二开关；

其中，所述控制系统用于控制所述第一开关以及所述第二开关的断开和闭合。

3.根据权利要求2所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述限流电抗器的第二端至所述待测逆变器的线路上设有变压器。

4.根据权利要求1所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述电容器组包括：

限流电阻，所述限流电阻与所述接触器连接；

电容，所述电容的第一端与所述限流电阻连接，所述电容的第二端接地，所述电容并联有串联的泄放电阻和第三开关；

其中，所述控制系统用于控制所述第三开关的断开和闭合。

5.根据权利要求1所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述控制系统包括：

人机界面，所述人机界面用于接收用户输入；

控制器，所述控制器分别和所述人机界面以及所述主功率器件连接。

6.根据权利要求5所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述人机界面包括：

触摸屏，所述触摸屏用于接收用户输入和显示交互信息。

7.根据权利要求5所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述人机界面包括：

紧急停止按钮，所述紧急停止按钮用于接收用户输入，所述控制器用于在所述紧急停止按钮接收到用户输入的情况下，控制所述主功率器件的所述接触器断开，以使所述高电压穿越装置切出所述外部电网。

8.根据权利要求5所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述人机界面包括：

放电按钮，所述放电按钮用于接收用户输入，所述控制器用于在所述放电按钮接收到用户输入的情况下，控制所述主功率器件的所述电容器组进行放电。

9.根据权利要求5所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述控制系统还包括：

开关控制电路，所述开关控制电路连接于所述控制器与所述主功率器件之间，所述开关控制电路与所述主功率器件通信连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述控制系统用于基于所述运行参数，执行高电压穿越装置的故障检测，并在所述高电压穿越装置发生故障的情况下，控制所述主功率器件的所述接触器断开，以使所述高电压穿越装置切出所述外部电网。

11.根据权利要求1-9任一项所述的高电压穿越装置，其特征在于，所述数据采集单元包括：交流电压变送器、温度检测元件和交流电流采集器。