Fault Section Location Method Based on Arc Suppression Device Adopting Fast Earthing of Faulty Phase Bus

Zheng QI; Chunyan DIAO; Hongyi LI; Jun QI; Yanbo CHEN

doi:10.7500/AEPS20191217005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Fault Section Location Method Based on Arc Suppression Device Adopting Fast Earthing of Faulty Phase Bus

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Fault Section Location Method Based on Arc Suppression Device Adopting Fast Earthing of Faulty Phase Bus
- Automation of Electric Power Systems Vol. 44, Issue 23, Pages: 157-164(2020)
- 作者机构：
  
  1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京市 102206
  2.国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司，辽宁省沈阳市110006
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20191217005
  CLC：
- Received：17 December 2019，
  
  Revised：2020-08-06，
  
  Published Online：31 August 2020，
  
  Published：10 December 2020
- 稿件说明：
移动端阅览
齐郑,刁春燕,李鸿毅等.基于快速短接故障相母线熄弧装置的故障区段定位方法[J].电力系统自动化,2020,44(23):157-164.

QI Zheng,DIAO Chunyan,LI Hongyi,et al.Fault Section Location Method Based on Arc Suppression Device Adopting Fast Earthing of Faulty Phase Bus[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):157-164.
齐郑,刁春燕,李鸿毅等.基于快速短接故障相母线熄弧装置的故障区段定位方法[J].电力系统自动化,2020,44(23):157-164. DOI： 10.7500/AEPS20191217005.

QI Zheng,DIAO Chunyan,LI Hongyi,et al.Fault Section Location Method Based on Arc Suppression Device Adopting Fast Earthing of Faulty Phase Bus[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):157-164. DOI： 10.7500/AEPS20191217005.

摘要

快速短接故障相母线熄弧装置的基本原理是在系统发生单相接地时，迅速在站内将故障相母线金属性接地以限制故障相电压，从而实现熄弧。在配置有快速短接故障相母线熄弧装置的中性点不接地系统中，考虑原故障点消除与原故障点未消除两种情况以及过渡电阻的影响，深入对比分析熄弧装置动作前后故障路径与非故障路径零序电流幅值与相位变化特征差异，结合馈线终端设备，提出利用零序电流幅值比及相位偏移辨识故障路径，实现就地快速故障区段定位，并对定位流程进行设计。利用ATP软件进行不同故障状态下的仿真，仿真结果验证了所提定位方法的正确性。

Abstract

The basic principle of the arc suppression device adopting fast earthing of faulty phase bus is to quickly ground the faulty phase bus metallically in the substation when single-phase-to-ground fault occurs. The device limits the voltage of the faulty phase and realizes arc suppresion. In the neutral ungrounded system equipped with arc suppression device adopting fast earthing of faulty phase bus

considering the two cases of successful and unsuccessful original fault point clearing as well as the influence of transition resistance

the different changes of the zero sequence current amplitude and phase in fault path and non-fault path are analyzed in depth before and after the operation of arc suppression device. Combined with the feeder terminal unit

the criterion of the zero sequence current amplitude ratio and phase offset is proposed to identify whether this section belongs to the fault path and realize the local fast location of the fault section. The fault location procedure is also designed. ATP software is used to simulate different fault states. The simulation results show that the criterion proposed in this paper can accurately realize fault section location.

关键词

Keywords

references

郭谋发，游建章，林先辉，等 . 适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 8 ）： 138 - 145 .

GUO Moufa ， YOU Jianzhang ， LIN Xianhui ， et al . Flexible arc-suppression optimization method for distribution network adaptable to variation of line parameters and load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 8 ）： 138 - 145 .

刘健，芮骏，张志华，等 . 智能接地配电系统应用关键技术［J］. 供用电， 2017 ， 34 （ 5 ）： 27 - 31 .

LIU Jian ， RUI Jun ， ZHANG Zhihua ， et al . Key technologies for smart grounding distribution systems application ［J］. Distribution & Utilization ， 2017 ， 34 （ 5 ）： 27 - 31 .

刘健，田晓卓，李云阁，等 . 主动转移型熄弧装置长馈线重载应用问题分析［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 3 ）： 1105 - 1110 .

LIU Jian ， TIAN Xiaozhuo ， LI Yunge ， et al . Application analysis of active transfer type arc-extinguishing device under long feeder line and heavy load ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 1105 - 1110 .

李景禄 . 配电网单相接地故障性质的快速诊断方法与处理装置： CN201410094709.2 ［P］. 2014-06-04 .

LI Jinglu . Fast diagnosis method and processing device for single phase grounding fault of distribution network ： CN201410094709.2 ［P］. 2014-06-04 .

李新泉，齐郑，杨以涵 . 消弧线圈与接地故障转移装置配合使用的消弧方法［J］. 电力系统自动化， 2008 ， 32 （ 19 ）： 71 - 75 .

LI Xinquan ， QI Zheng ， YANG Yihan . Arc-suppression method for coordinated using of arc-extinguish coil with grounded-fault transfer device ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2008 ， 32 （ 19 ）： 71 - 75 .

李小鹏，杨健维，何正友，等 . 一种新型电流极性比较式方向元件［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 6 ）： 1399 - 1405 .

LI Xiaopeng ， YANG Jianwei ， HE Zhengyou ， et al . A novel directional element based on current polarity comparison ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 6 ）： 1399 - 1405 .

GAO H ， CROSSLEY P A . Design and evaluation of a directional algorithm for transmission-line protection based on positive sequence fault components ［J］. IET Transactions on Generation ， Transmission and Distribution ， 2006 ， 153 （ 6 ）： 711 - 718 .

JENA P ， PRADHAN A K . A positive-sequence directional relaying algorithm for series-compensated line ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2010 ， 25 （ 4 ）： 2288 - 2298 .

陈筱薷，薛永端，王超，等 . 基于同步量测的谐振接地系统高阻接地故障区段暂态定位［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 22 ）： 93 - 99 .

CHEN Xiaoru ， XUE Yongduan ， WANG Chao ， et al . Synchronous measurement based transient high resistance earth fault location in resonant grounding system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 22 ）： 93 - 99 .

贾清泉，郑旭然，刘楚，等 . 基于故障方向测度的配电网故障区段定位方法［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 20 ）： 5933 - 5941 .

JIA Qingquan ， ZHENG Xuran ， LIU Chu ， et al . A method of fault section location in distribution networks based on fault direction measures ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 20 ）： 5933 - 5941 .

LI Tianyou ， HUANG Chaoyi . New transient fault location method in non-solidly earthed system for distribution network ［J］. IET Journals & Magazines ， 2017 ， 1 ： 1330 - 1333 .

李振兴，王朋飞，王新，等 . 基于幅值特征和Hausdorff距离的配电网故障定位方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 7 ）： 169 - 177 .

LI Zhenxing ， WANG Pengfei ， WANG Xin ， et al . Fault location method of distribution network based on amplitude feature and Hausdorff distance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 7 ）： 169 - 177 .

刘隆华，黄洪全，黄启哲，等 . 基于电弧外特性的故障定位信号发生器优化设计［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 9 ）： 100 - 105 .

LIU Longhua ， HUANG Hongquan ， HUANG Qizhe ， et al . Arc characteristics based optimization design of fault location signal generator ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 9 ）： 100 - 105 .

刘健，芮骏，张志华，等 . 智能接地配电系统［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 8 ）： 130 - 134 .

LIU Jian ， RUI Jun ， ZHANG Zhihua ， et al . Smart grounding power distribution systems ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 8 ）： 130 - 134 .

杨鹏，杨以涵，司冬梅，等 . 配电网单相接地故障定位技术实验研究［J］. 电力系统自动化， 2008 ， 32 （ 9 ）： 104 - 107 .

YANG Peng ， YANG Yihan ， SI Dongmei ， et al . Experimental research on single-phase-to-ground fault location in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2008 ， 32 （ 9 ）： 104 - 107 .

王兴念，张维，许光，等 . 基于配电自动化主站的单相接地故障定位系统设计与应用［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 21 ）： 160 - 167 .

WANG Xingnian ， ZHANG Wei ， XU Guang ， et al . Design and application about single-phase grounding fault location system based on distribution automation master station ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 21 ）： 160 - 167 .

刘健，张志华，张小庆 . 配电自动化主站的容错故障定位方法［J］. 电力系统保护与控制， 2016 ， 44 （ 20 ）： 6 - 11 .

LIU Jian ， ZHANG Zhihua ， ZHANG Xiaoqing . Fault location with robustness for distribution automation systems ［J］. Power System Protection and Control ， 2016 ， 44 （ 20 ）： 6 - 11 .

相朋达 . 配电网故障区段定位的研究［D］. 天津：天津理工大学， 2017 .

XIANG Pengda . The research of fault section location in distribution grid ［D］. Tianjin ： Tianjin University of Technology ， 2017 .

艾绍贵，李秀广，黎炜，等 . 配电网快速开关型消除弧光接地故障技术研究［J］. 高压电器， 2017 ， 53 （ 3 ）： 178 - 184 .

AI Shaogui ， LI Xiuguang ， LI Wei ， et al . Arc suppression technology based on fast switch for distribution network ［J］. High Voltage Apparatus ， 2017 ， 53 （ 3 ）： 178 - 184 .

徐栋杰，刘文泽，李晓华 . 开关型消弧装置的故障选相及选线方法［J］. 广东电力， 2019 ， 32 （ 1 ）： 125 - 131 .

XU Dongjie ， LIU Wenze ， LI Xiaohua . Fault phase selection and line selection methods for switch-type arc suppression devices ［J］. Guangdong Electric Power ， 2019 ， 32 （ 1 ）： 125 - 131 .

赵军，阮琦，李景禄 . 考虑线路压降的快速接地开关消弧性能及应用［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 20 ）： 158 - 164 .

ZHAO Jun ， RUAN Qi ， LI Jinglu . Arc eliminating performance and application of fast grounding switch considering line voltage drop ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 20 ）： 158 - 164 .

杨以涵，齐郑 . 中压配电网单相接地故障选线及定位技术［M］. 北京：中国电力出版社， 2014 ．

YANG Yihan ， QI Zheng . Line selection and fault location technology of single-phase grounding fault in medium voltage distribution network ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2014 .

王金茂，张飞岳，刘晓文 . 应用接地投切和消弧装置切除6 kV系统接地故障［J］. 电气时代， 2019 ， 1 ： 67 - 69 .

WANG Jinmao ， ZHANG Feiyue ， LIU Xiaowen . Application of grounding switch and arc suppression device to cut off the ground fault of 6 kV system ［J］. Electric Age ， 2019 ， 1 ： 67 - 69 .

马飞越，倪辉，艾绍贵，等 . 中性点非有效接地系统消弧装置试验研究［J］. 人民长江， 2018 ， 49 （ 5 ）： 94 - 99 .

MA Feiyue ， NI Hui ， AI Shaogui ， et al . Experimental research on effect of arc-suppression device for neutral point non-effective grounding ［J］. Yangtze River ， 2018 ， 49 （ 5 ）： 94 - 99 .

要焕年，曹梅月 . 电力系统谐振接地［M］. 北京：中国电力出版社， 2000 ．

YAO Huannian ， CAO Meiyue . Resonant grounded system in electric power systems ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2000 .

顾荣斌，蔡旭，陈海昆，等 . 非有效接地电网单相电弧接地故障的建模及仿真［J］. 电力系统自动化， 2009 ， 33 （ 13 ）： 63 - 67 .

GU Rongbin ， CAI Xu ， CHEN Haikun ， et al . Modeling and simulating of single-phase arc grounding fault in non-effective earthed networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2009 ， 33 （ 13 ）： 63 - 67 .

GUARDADO J L ， MAXIMOV S G ， MELGOZA E ， et al . An improved arc model before current zero based on the combined Mayr and Cassie arc models ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2005 ， 20 （ 1 ）： 138 - 142 .

DARWISH H A ， ELKALASHY N I . Universal arc representation using EMTP ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2005 ， 20 （ 2 ）： 772 - 779 .

陈博博，屈卫锋，杨宏宇，等 . 小电流接地系统单相接地综合电弧模型与选线方法的研究［J］. 电力系统保护与控制， 2016 ， 44 （ 16 ）： 1 - 7 .

CHEN Bobo ， QU Weifeng ， YANG Hongyu ， et al . Research on single phase grounding arc model and line selection for neutral ineffectively grounding system ［J］. Power System Protection and Control ， 2016 ， 44 （ 16 ）： 1 - 7 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Detection and Location Method of Single-phase-to-ground Fault in Distribution Network Based on Zero-sequence Transient Fault Component

Frequency Characteristics Based Location of Single-phase-to-ground Fault Area on Rotor Side of Variable-speed Pumped Storage Unit

Adaptive Arc Suppression Control Strategy for Grounding Fault Considering Influence of Line Impedance in Distribution Network

Related Author

PENG Fang

YUAN Tong

LI Lin

GAO Houlei

XING Kai

GUI Lin

ZHANG Qixue

WANG Kai

Related Institution

School of Electrical Engineering, Shandong University

State Grid Corporation of China

NR Electric Co., Ltd.

State Key Laboratory of Power System Operation and Control(Tsinghua University)

National Electric Power Conversion and Control Engineering Technology Research Center (Hunan University)

⁰