电网实际运行环境复杂,为保证系统可靠运行需要进行大量投切操作。其中比较典型的操作是在变电站内通过真空断路器投切并联无功设备以实现系统的无功补偿。真空断路器在实际操作暂态过程中存在截流、电弧重燃等不确定因素,在投切时间和相位上也存在一定的统计特性,因此投切过电压水平存在一定的统计分布规律。传统的断路器操作暂态模型往往是在一些极端投切条件下进行过电压仿真,模型参数比较固定,仿真结果与实测过电压往往差别较大,因此不能起到很好的操作过电压风险跟踪分析作用。为解决这一问题,可借助数字孪生思想,构建断路器操作暂态过电压统计模型,根据在线监测获取的数据不断修正模型参数,使仿真结果不断逼近实测过电压水平,最终使模型达到跟踪分析的要求。数据和模型是实现这一目标的两大前提。本文以10k V真空断路器投切并联电容器组操作为对象,通过构建在线监测系统实现投切暂态电压电流数据的获取,对真空断路器投切跟踪模型所需的关键参数和其中的统计特性展开研究,并根据实测数据对模型进行修正,通过仿真实例获得投切过电压的统计特性。本论文主要开展了以下几方面的工作:（1）针对变电站现有监测设备存在的问题和操作过电压的特点,提出了一种变电站投切电磁暂态在线监测系统,实现以电容器组投切回路关键节点为主的电压和电流同步在线监测。在变电站内完成该系统的安装调试,成功采集到断路器投切操作过程的暂态电压和电流波形。（2）对现有的断路器投切模型加以完善,考虑断路器投切时刻、截流值、断口击穿条件、高频电流熄弧条件等重要建模参数,在MATLAB软件中搭建了多随机因素下的断路器投切统计模型。该模型方便进行随机变量的数据接入,可实现基于在线监测数据的模型参数修正和统计研究功能。（3）在断路器投切统计模型的基础上,建立并联电容器组实际投切回路的整体等效三相仿真电路,并利用在线监测数据对模型关键参数进行修正。利用该模型对真空断路器投切并联电容器组过程产生的过电压进行统计研究,对此类操作过电压的统计特性进行了分析。本文成功获取了断路器操作暂态在线监测数据,充分考虑了断路器投切过程的多种随机因素和统计规律,完善了现有断路器投切模型。利用本文提出的分析方法,只需根据在线监测数据及时修正模型参数的取值,便可使仿真模型的准确性不断提高,直到达到跟踪分析的要求。本文的研究成果不仅可以为断路器投切过电压风险的跟踪分析提供一定的基础,对操作过电压下的绝缘配合也具有一定的指导意义。