考慮多任務剖面及其非工作故障延續性的直流斷路器可靠性模型

楊墨緣，歐陽森，張 真，王鳳學，王天霖

（1. 華南理工大學 電力學院，廣東 廣州 510640；2. 廣東電網有限責任公司電網規劃研究中心，廣東 廣州 510030）

0 引言

直流斷路器DCCB（Direct Current Circuit Breaker）是實現直流配電網故障快速隔離的核心設備，其可靠性對整個直流配電網的安全可靠運行具有重要意義。不同于交流系統，直流系統由于不存在自然過零點，DCCB 需在傳統交流斷路器的基礎上引入轉移支路，吸能支路等一、二次設備來創造過零點，進而實現短路電流開斷，這使DCCB 的拓撲結構和運行方式都變得更加復雜；另外，電力電子裝備中功率器件最為脆弱，其次為電容器，二者薄弱程度遠超過其他組件［1］，DCCB 中轉移支路的引入使其包含的功率器件和電容器驟增，DCCB 可靠性面臨更加嚴峻的問題。

目前圍繞DCCB 的研究側重于結構設計［2?4］、仿真試驗［4?5］、控制保護策略［6?7］等方面，關于DCCB 可靠性的研究較少。文獻［8］初步基于相似產品法對DCCB 進行可靠性建模分析，認為DCCB 可靠性是影響直流配電網可靠性的主要因素。文獻［9］研究了故障模式對DCCB 可靠性的影響，認為故障模式區分主要對配置較少DCCB 的直流配電網可靠性評估產生影響。文獻［10］基于可靠性框圖法對DCCB 進行可靠性建模，并基于此對直流配電網可靠性進行評估。文獻［11］基于故障樹分析法及馬爾可夫模型對機械式、混合式和全固態式DCCB 可靠性進行對比分析，認為提高DCCB 可靠性的關鍵在于合理設計。上述關于DCCB 可靠性建模的研究主要從拓撲結構對比分析［11］、故障模式影響［9］、建模分析方法［8，10?11］等方面展開，然而在建模過程中均未全面考慮DCCB不同任務剖面下的可靠性，更未考慮非工作故障在任務剖面間的延續性對DCCB可靠性的影響。……