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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(jiān)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(xué)電機(jī)系３．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(shù)
Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ
Ｖｏｌ． ３７， Ｎｏ． ６
Ｊｕｎ． ２０１８
收稿日期： ２０１７?０５?１９
基金項(xiàng)目： 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（５１４７７０８４）、國網(wǎng)上海市電力公司科技項(xiàng)目（ＳＧＳＨＪＸ００ＺＳＪＳ１６００７４７）
作者簡介： 傅　堅(jiān)（１９６５?）， 男， 江蘇籍， 高工， 碩士， 主要從事高壓直流輸電技術(shù)的相關(guān)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(hù)方向的研究和教學(xué)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(jiān)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(xué)電機(jī)系， 北京１０００８４；
３． 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)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(dǎo)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(bào)道，但故障機(jī)理尚未明確。本文基于某換流站交流濾
波器用斷路器實(shí)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(duì)
合閘時(shí)間差和分閘電流等不同角度分析了故障前斷路器的運(yùn)行狀況并統(tǒng)計(jì)了其變化規(guī)律，探討了
基于單純電氣量實(shí)施斷路器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)的可行性及存在的技術(shù)挑戰(zhàn)。
關(guān)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(hào)： １００３?３０７６（２０１８）０６?００７３?０６　　　中圖分類號(hào)： ＴＭ５６１?? ３
１　引言
換流站交流濾波器能夠?yàn)V除高壓直流輸電系統(tǒng)
產(chǎn)生的大量諧波信號(hào)，并具有無功補(bǔ)償能力［１?３］ 。
由于系統(tǒng)輸出功率采用日前調(diào)度計(jì)劃，當(dāng)實(shí)際輸出
功率在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，交流斷路器作為濾波器
支路的開關(guān)設(shè)備，需要頻繁地?cái)嚅_與閉合，以保證系
統(tǒng)無功平衡和電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)［４，５］ 。交流斷路器頻繁
動(dòng)作，導(dǎo)致其機(jī)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(jì)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(bào)道［６，７］ 。因此，
為了保證直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)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(guān)電氣
量的變化，最終實(shí)現(xiàn)斷路器運(yùn)行狀態(tài)的有效監(jiān)測。
針對(duì)斷路器的狀態(tài)監(jiān)測，國內(nèi)外學(xué)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(jī)械特性的監(jiān)測方法和基于電氣量特性的
監(jiān)測方法［８］ ?；谖锢硗馓匦缘谋O(jiān)測分析方法，文
獻(xiàn)［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(quán)光熱等外在物理特征信息，實(shí)現(xiàn)斷
路器燃弧故障的監(jiān)測?；跈C(jī)械特性的監(jiān)測方法，
文獻(xiàn)［１１］當(dāng)斷路器分、合閘時(shí)，利用聲波傳感器收
集摩擦和振動(dòng)產(chǎn)生的聲波信號(hào)，利用希爾伯特?黃變
換算法進(jìn)行時(shí)頻域分析，根據(jù)計(jì)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(luò)的訓(xùn)練和分
類功能辨別斷路器狀態(tài)。更多的文獻(xiàn)開展了基于電
氣量特性的監(jiān)測方法研究。文獻(xiàn)［１２］通過提取斷
路器振動(dòng)故障特征信息（觸頭的平均運(yùn)動(dòng)速度、分
合閘線圈電流有效值）等，實(shí)現(xiàn)了高壓斷路器的故
障診斷。文獻(xiàn)［１３］首先利用濾波處理斷路器電流
信號(hào)，然后利用小波變換方法獲得斷路器振動(dòng)信號(hào)
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(xiàn)［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(jī)的斷路器故障診斷方法。文獻(xiàn)［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(shè)定閾值或借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類
算法實(shí)現(xiàn)斷路器早期故障的準(zhǔn)確判別。但是，上述
文獻(xiàn)均以仿真為主，缺乏實(shí)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(shí)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(duì)合閘時(shí)間差和
分閘電流的不同角度分析了斷路器故障前運(yùn)行特
性，對(duì)比了斷路器不同時(shí)間同一故障相的合閘特性，
最后分析了斷路器合閘相對(duì)時(shí)間和合閘電流幅值兩

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