Flexible Regulation Method of Single-phase Grounding Fault in Distribution Network Based on Rotating Arc Suppression

HUANG Zejun; GUO Qi; TU Chunming; HOU Yuchao; JIANG Fei; LU Baihua

doi:10.7500/AEPS20220410004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Flexible Regulation Method of Single-phase Grounding Fault in Distribution Network Based on Rotating Arc Suppression

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

- Flexible Regulation Method of Single-phase Grounding Fault in Distribution Network Based on Rotating Arc Suppression
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 24, Pages: 152-161(2022)
- 作者机构：
  
  1.国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学),湖南省长沙市 410082
  2.长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南省长沙市 410004
  3.广西电网有限责任公司电力科学研究院,广西壮族自治区南宁市 530023
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077072);Hunan Province Science and Technology Loading Talent Plan(2019RS3014)
- DOI：10.7500/AEPS20220410004
  CLC：
- Received：10 April 2022，
  
  Revised：2022-07-15，
  
  Published Online：14 November 2022，
  
  Published：25 December 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
黄泽钧,郭祺,涂春鸣等.基于轮换消弧的配电网单相接地故障柔性调控方法[J].电力系统自动化,2022,46(24):152-161.

HUANG Zejun,GUO Qi,TU Chunming,et al.Flexible Regulation Method of Single-phase Grounding Fault in Distribution Network Based on Rotating Arc Suppression[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):152-161.
黄泽钧,郭祺,涂春鸣等.基于轮换消弧的配电网单相接地故障柔性调控方法[J].电力系统自动化,2022,46(24):152-161. DOI： 10.7500/AEPS20220410004.

HUANG Zejun,GUO Qi,TU Chunming,et al.Flexible Regulation Method of Single-phase Grounding Fault in Distribution Network Based on Rotating Arc Suppression[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):152-161. DOI： 10.7500/AEPS20220410004.

摘要

针对现有配电网接地消弧装置在进行故障电流全补偿时能量获取困难的问题，提出了一种基于轮换消弧的配电网单相接地故障柔性调控方法。首先，分析了不同单相接地故障工况下，多功能消弧变流器直流侧电容电压的变化规律。在此基础上，对多功能消弧变流器两个非故障相之间轮换消弧的基本原理和能量流动情况进行了详细阐述。其次，推导了轮换周期、切换时间与变流器直流侧电容电压的关系式；对多功能消弧变流器两个非故障相的控制参数进行了合理设计，进而保障两个非故障相直流侧电压的稳定。最后，通过仿真和实验验证了所提轮换消弧方法的正确性和可行性。

Abstract

Aiming at the difficulty of energy acquisition in full fault current compensation of the existing distribution network grounding arc suppression device

a flexible regulation method of single-phase grounding fault in distribution network based on rotating arc suppression is proposed. First

the variation law of the DC-link capacitance voltage of the multi-functional arc suppression converter (MF-ASC) under different single-phase grounding fault conditions is analyzed. On this basis

the basic principle and energy flow of rotating arc suppression with MF-ASC between the two non-fault phases are described in detail. Secondly

the relationship between the rotation period

switching time and the DC-link capacitance voltage of converters is deduced. The control parameters of the two non-fault phases of the MF-ASC are designed reasonably to ensure the stability of the DC-link voltage of the two non-fault phases. Finally

the correctness and feasibility of the proposed rotating arc suppression method are verified by simulation and experiment

关键词

Keywords

references

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 .

XIAO Yang ， OUYANG Jinxin ， XIONG Xiaofu ， et al . Fault protection method of single-phase break for distribution network considering the influence of neutral grounding modes ［J］. Protection and Control of Modern Power Systems ， 2020 ， 5 （ 10 ）： 1 - 13 .

蒋顺平，丁勇，石祥建，等 . 位移过电压抑制转接地故障消弧的柔性电源控制方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 20 ）： 140 - 147 .

JIANG Shunping ， DING Yong ， SHI Xiangjian ， et al . Control method of displacement overvoltage suppression switching to ground fault arc-suppression for flexible power source ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 20 ）： 140 - 147 .

薛永端，任伟，唐毅，等 . 基于热稳定原理的中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 122 - 130 .

XUE Yongduan ， REN Wei ， TANG Yi ， et al . Intermittent grounding fault protection based on principle of thermal stability for low resistance neutral grounded system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 122 - 130 .

邵庆祝，崔鑫，谢民，等 . 弧光高阻接地故障建模及数据修正算法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 11 ）： 120 - 125 .

SHAO Qingzhu ， CUI Xin ， XIE Min ， et al . Modeling and data correction algorithm for arc high resistance grounding fault ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 120 - 125 .

刘宝稳，马宏忠，沈培锋，等 . 新型接地故障基波电流全补偿柔性控制系统［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 9 ）： 2322 - 2330 .

LIU Baowen ， MA Hongzhong ， SHEN Peifeng ， et al . New flexible control system of full compensation single-phase ground fault fundamental current ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 9 ）： 2322 - 2330 .

BRENNA M ， DE BERARDINIS E ， DELLI CARPINI L ， et al . Petersen coil regulators analysis using a real-time digital simulator ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2011 ， 26 （ 3 ）： 1479 - 1488 .

LIN X N ， HUANG J G ， KE S H . Faulty feeder detection and fault self-extinguishing by adaptive petersen coil control ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2011 ， 26 （ 2 ）： 1290 - 1291 .

王异凡，陈国柱，张曙 . 一种连续磁阀式消弧线圈及其数学模型［J］. 电工技术学报， 2014 ， 29 （ 5 ）： 239 - 245 .

WANG Yifan ， CHEN Guozhu ， ZHANG Shu . A continuously magnetic valve arc-suppression coil and its modeling ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2014 ， 29 （ 5 ）： 239 - 245 .

曾祥君，王媛媛，李健，等 . 基于配电网柔性接地控制的故障消弧与馈线保护新原理［J］. 中国电机工程学报， 2012 ， 32 （ 16 ）： 137 - 143 .

ZENG Xiangjun ， WANG Yuanyuan ， LI Jian ， et al . Novel principle of faults arc extinguishing & feeder protection based on flexible grounding control for distribution networks ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2012 ， 32 （ 16 ）： 137 - 143 .

陈柏超，王朋，沈伟伟，等 . 电磁混合式消弧线圈的全补偿故障消弧原理及其柔性控制策略［J］. 电工技术学报， 2015 ， 30 （ 10 ）： 311 - 318 .

CHEN Baichao ， WANG Peng ， SHEN Weiwei ， et al . The principle of full compensation arc suppression and flexible control of electromagnetic hybrid petersen coil ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2015 ， 30 （ 10 ）： 311 - 318 .

WANG W ， ZENG X J ， YAN L J ， et al . Principle and control design of active ground-fault arc suppression device for full compensation of ground current ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2017 ， 64 （ 6 ）： 4561 - 4570 .

郭谋发，郭彩虹，郑泽胤 . 基于多变量解耦控制的配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 11 ）： 133 - 139 .

GUO Moufa ， GUO Caihong ， ZHENG Zeyin . Integrated flexible arc suppression method based on multi-variable decoupling control for single-phase grounding fault in distribution network ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 11 ）： 133 - 139 .

QIU W Q ， GUO M F ， YANG G J ， et al . Model-predictive-control-based flexible arc-suppression method for earth fault in distribution networks ［J］. IEEE Access ， 2019 ， 7 ： 16051 - 16065 .

周兴达，陆帅，陈杨明，等 . 基于SVG两相电流注入的配电网单相接地故障消弧方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 10 ）： 142 - 149 .

ZHOU Xingda ， LU Shuai ， CHEN Yangming ， et al . Single-phase-to-ground fault arc-extinguishing method for distribution network based on SVG two-phase current injection ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 142 - 149 .

游建章，郭谋发 . 集成无功补偿和故障抑制功能的一体化变流器及其控制策略［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 6 ）： 2241 - 2248 .

YOU Jianzhang ， GUO Moufa . Integrated converter with reactive power compensation and fault suppression and its control strategy ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 6 ）： 2241 - 2248 .

刘宝稳，曾祥君，马宏忠，等 . 参数不对称配电线路的等效模型与接地故障检测方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 13 ）： 159 - 167 .

LIU Baowen ， ZENG Xiangjun ， MA Hongzhong ， et al . Equivalent model and grounding fault detection method for distribution lines with asymmetry parameters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 13 ）： 159 - 167 .

GARGOOM A ， OO A M T ， CAVANAGH M . A method for calculating the asymmetry in the shunt parameters of power lines in compensated distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2020 ， 35 （ 5 ）： 2168 - 2176 .

ZENG X J ， XU Y ， WANG Y Y . Some novel techniques for insulation parameters measurement and petersen-coil control in distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2010 ， 57 （ 4 ）： 1445 - 1451 .

喻泉，曾祥君，喻锟，等 . 基于对地参数双端测量及闭环控制的配电网柔性接地有源消弧方法［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 3 ）： 1011 - 1021 .

YU Quan ， ZENG Xiangjun ， YU Kun ， et al . Flexible-grounding active arc-suppression method for distribution network based on double-end measurement of ground parameters and closed-loop control ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 3 ）： 1011 - 1021 .

杨磊，曾祥君，喻锟，等 . 新型谐振接地系统接地故障全补偿方法［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 11 ）： 57 - 62 .

YANG Lei ， ZENG Xiangjun ， YU Kun ， et al . Novel method of full compensation for grounding fault of resonant grounding system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 11 ）： 57 - 62 .

周江华，万山明，张勇 . 基于参数闭环控制的配电网柔性接地消弧方法［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 4 ）： 1189 - 1197 .

ZHOU Jianghua ， WAN Shanming ， ZHANG Yong . Flexible-grounding arc-suppression method for distribution network based on parameter closed-loop control ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 4 ）： 1189 - 1197 .

袁义生，毛凯翔 . 单相PWM整流器控制器设计与动态特性的改善［J］. 电机与控制学报， 2020 ， 24 （ 5 ）： 34 - 42 .

YUAN Yisheng ， MAO Kaixiang . Design of the controller and improvement of the dynamic performance for single-phase PWM rectifiers ［J］. Electric Machines and Control ， 2020 ， 24 （ 5 ）： 34 - 42 .

SONG W S ， DENG Z X ， WANG S L ， et al . A simple model predictive power control strategy for single-phase PWM converters with modulation function optimization ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2016 ， 31 （ 7 ）： 5279 - 5289 .

贠保记，马柯翔，司渭滨，等 . 配电网单相接地故障的柔性熄弧装置［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 19 ）： 124 - 134 .

YUN Baoji ， MA Kexiang ， SI Weibin ， et al . Flexible arc extinguishing device for a single-phase ground fault in a distribution network ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 19 ）： 124 - 134 .

朱永亮，马惠，张宗濂 . 三相高功率因数PWM整流器双闭环控制系统设计［J］. 电力自动化设备， 2006 ， 26 （ 11 ）： 87 - 91 .

ZHU Yongliang ， MA Hui ， ZHANG Zonglian . Dual closed-loop control for three-phase high-power-factor PWM rectifier ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2006 ， 26 （ 11 ）： 87 - 91 .

魏克新，杜吉飞，杜明星 . 三相PWM整流器电压外环PI调节过程分析［J］. 高电压技术， 2010 ， 36 （ 9 ）： 2336 - 2340 .

WEI Kexin ， DU Jifei ， DU Mingxing . Analysis of three phase PWM rectifier voltage outer loop PI regulating process ［J］. High Voltage Engineering ， 2010 ， 36 （ 9 ）： 2336 - 2340 .

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 .

JAFARIAN H ， KIM N ， PARKHIDEH B . Decentralized control strategy for AC-stacked PV inverter architecture under grid background harmonics ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2018 ， 6 （ 1 ）： 84 - 93 .

SHUAI Z K ， PENG Y L ， GUERRERO J M ， et al . Transient response analysis of inverter-based microgrids under unbalanced conditions using a dynamic phasor model ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2019 ， 66 （ 4 ）： 2868 - 2879 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Analysis and Application of Transient Change of Phase Current Under Grounding Fault in Distribution Network

基于相空间重构与平均电导特征的配电网单相接地故障辨识

Related Author

ZHU Xiuxiang

LIU Xiaocong

YAO Mindong

CUI Yanbo

LIU Kexian

GUO Linhui

ZHENG Ran

LIU Baozhu

Related Institution

NARI Group Corporation(State Grid Electric Power Research Institute)

Beijing Kedong Power Control System Co., Ltd.

State Grid Heilongjiang Electric Power Co., Ltd.

School of Electronic Information and Electrical Engineer, Shanghai Jiao Tong University

State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University)

⁰