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一起換流站交流濾波器用斷路器合閘失敗案例分析

文檔作者：傅堅１王賓２周孝法１魏向向３文檔來源：１．國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司２．清華大學電機系３．中國農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院，北		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年01月28日
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第３７ 卷第６ 期
２０１８ 年６ 月
電工電能新技術
Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ
Ｖｏｌ． ３７， Ｎｏ． ６
Ｊｕｎ． ２０１８
收稿日期： ２０１７?０５?１９
基金項目： 國家自然科學基金項目（５１４７７０８４）、國網(wǎng)上海市電力公司科技項目（ＳＧＳＨＪＸ００ＺＳＪＳ１６００７４７）
作者簡介： 傅　堅（１９６５?）， 男， 江蘇籍， 高工， 碩士， 主要從事高壓直流輸電技術的相關工作；
王　賓（１９７８?）， 男， 山東籍， 副教授， 博士， 主要從事電力系統(tǒng)繼電保護方向的研究和教學工作。
一起換流站交流濾波器用斷路器合閘失敗案例分析
傅　堅１， 王　賓２， 周孝法１， 魏向向３
（１． 國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司， 上海２０００６３； ２． 清華大學電機系， 北京１０００８４；
３． 中國農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院， 北京１０００８３）
摘要： 換流站交流濾波器支路需要頻繁投切滿足無功平衡需求，導致了該支路斷路器操作次數(shù)多，
故障概率大，目前已有多起斷路器爆炸事故報道，但故障機理尚未明確。本文基于某換流站交流濾
波器用斷路器實際合閘故障案例，描述了故障過程和故障后現(xiàn)場檢查情況，從合閘電流幅值、相對
合閘時間差和分閘電流等不同角度分析了故障前斷路器的運行狀況并統(tǒng)計了其變化規(guī)律，探討了
基于單純電氣量實施斷路器運行狀態(tài)評價的可行性及存在的技術挑戰(zhàn)。
關鍵詞： 高壓直流輸電； 交流濾波器； 換流站； 斷路器合閘故障； 合閘電流幅值
ＤＯＩ： １０?? １２０６７／ ＡＴＥＥＥ１７０５０６１　　　文章編號： １００３?３０７６（２０１８）０６?００７３?０６　　　中圖分類號： ＴＭ５６１?? ３
１　引言
換流站交流濾波器能夠濾除高壓直流輸電系統(tǒng)
產(chǎn)生的大量諧波信號，并具有無功補償能力［１?３］ 。
由于系統(tǒng)輸出功率采用日前調(diào)度計劃，當實際輸出
功率在一定范圍內(nèi)變化時，交流斷路器作為濾波器
支路的開關設備，需要頻繁地斷開與閉合，以保證系
統(tǒng)無功平衡和電能質(zhì)量達標［４，５］ 。交流斷路器頻繁
動作，導致其機械或者電壽命相較于其他場合工作
的斷路器大大降低，現(xiàn)有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，近年已有多
起交流濾波器用斷路器故障事故報道［６，７］ 。因此，
為了保證直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，有必要分
析交流濾波器用斷路器的典型合閘故障中相關電氣
量的變化，最終實現(xiàn)斷路器運行狀態(tài)的有效監(jiān)測。
針對斷路器的狀態(tài)監(jiān)測，國內(nèi)外學者做了大量
的研究，主要可分為三類：基于物理外特性的監(jiān)測方
法、基于機械特性的監(jiān)測方法和基于電氣量特性的
監(jiān)測方法［８］ 。基于物理外特性的監(jiān)測分析方法，文
獻［９，１０］采集燃弧圖像和電弧輻射光、熱等，提取
圖像特征并加權光熱等外在物理特征信息，實現(xiàn)斷
路器燃弧故障的監(jiān)測。基于機械特性的監(jiān)測方法，
文獻［１１］當斷路器分、合閘時，利用聲波傳感器收
集摩擦和振動產(chǎn)生的聲波信號，利用希爾伯特?黃變
換算法進行時頻域分析，根據(jù)計算得到的高頻分量
能量頻帶信息熵，再采用概率神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練和分
類功能辨別斷路器狀態(tài)。更多的文獻開展了基于電
氣量特性的監(jiān)測方法研究。文獻［１２］通過提取斷
路器振動故障特征信息（觸頭的平均運動速度、分
合閘線圈電流有效值）等，實現(xiàn)了高壓斷路器的故
障診斷。文獻［１３］首先利用濾波處理斷路器電流
信號，然后利用小波變換方法獲得斷路器振動信號
的特征頻帶，提出了一種多維映射的斷路器故障診
斷方法。文獻［１４］通過采集斷路器分合閘線圈電
流，挖掘隱藏的不同故障類型條件下的故障特征信
息，提出了一種基于融合粒子群的模糊核聚類和支
持向量機的斷路器故障診斷方法。文獻［１５?１８］通
過利用傅里葉算法或小波變換算法，得到斷路器電
流的特征頻帶，通過設定閾值或借助神經(jīng)網(wǎng)絡分類
算法實現(xiàn)斷路器早期故障的準確判別。但是，上述
文獻均以仿真為主，缺乏實際案例數(shù)據(jù)支撐。
本文以某高壓直流換流站交流濾波器用斷路器
實際故障為例，首先描述了合閘故障過程以及現(xiàn)場
檢修情況；然后從合閘電流幅值、相對合閘時間差和
分閘電流的不同角度分析了斷路器故障前運行特
性，對比了斷路器不同時間同一故障相的合閘特性，
最后分析了斷路器合閘相對時間和合閘電流幅值兩

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