Equivalent Circuit and Calculation Method for Analysis of Residual Current in Low-voltage Distribution Network

SUN Zhongyu; XU Bingyin; WANG Wei; YANG Fan; CHEN Heng; WANG Pengwei

doi:10.7500/AEPS20221122001

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Equivalent Circuit and Calculation Method for Analysis of Residual Current in Low-voltage Distribution Network

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Equivalent Circuit and Calculation Method for Analysis of Residual Current in Low-voltage Distribution Network
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 10, Pages: 98-106(2023)
- 作者机构：
  
  1.山东大学电气工程学院,山东省济南市 250061
  2.山东理工大学电气与电子工程学院,山东省淄博市 255049
  3.国网湖北省电力有限公司电力科学研究院,湖北省武汉市 430077
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077221)
- DOI：10.7500/AEPS20221122001
  CLC：
- Received：22 November 2022，
  
  Revised：2023-02-18，
  
  Published Online：29 March 2023，
  
  Published：25 May 2023
- 稿件说明：
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孙中玉,徐丙垠,王玮等.低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法[J].电力系统自动化,2023,47(10):98-106.

SUN Zhongyu,XU Bingyin,WANG Wei,et al.Equivalent Circuit and Calculation Method for Analysis of Residual Current in Low-voltage Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(10):98-106.
孙中玉,徐丙垠,王玮等.低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法[J].电力系统自动化,2023,47(10):98-106. DOI： 10.7500/AEPS20221122001.

SUN Zhongyu,XU Bingyin,WANG Wei,et al.Equivalent Circuit and Calculation Method for Analysis of Residual Current in Low-voltage Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(10):98-106. DOI： 10.7500/AEPS20221122001.

摘要

现有低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法未考虑TN-C、TN-C-S系统，难以满足区分接地故障和负荷投切等需求。为此，提出一种适用于多种接地型式低压配电网的建模计算方法。针对不同接地型式的回路方程，提出一种4阶相模变换矩阵，得到独立的1模、2模和存在耦合的0模、N线模，将0模与N线模的互阻抗进行调整和转移，得到剩余电流模网络；根据接地故障和负荷投切的边界条件，建立了剩余电流分析等值电路，并推导出电气量的计算公式。仿真及试验结果表明

所提方法适用性强、计算精度高，为研究接地故障保护技术提供了理论分析基础。

Abstract

The existing equivalent circuits and calculation methods for analysis of residual current in the low-voltage distribution network haven’t taken into account TN-C and TN-C-S systems

which is difficult to meet the requirements of distinguishing grounding faults and load switching. Therefore

a modeling and calculation method for low-voltage distribution networks with various grounding types is proposed. For the circuit equations of different grounding types

a fourth-order phase-mode transformation matrix is proposed

and the independent 1 mode

2 mode

coupled 0 mode and N-line mode are obtained. The residual current mode network is then obtained by adjusting and transferring the mutual impedance of 0 mode and N-line mode. According to the boundary conditions of grounding faults and load switching

the equivalent circuits of residual current analysis are constructed

and the calculation formulas of electrical quantities are derived. Simulation and test results show that the proposed method has strong applicability and high calculation accuracy

which provide a theoretical analysis basis for the research of grounding fault protection technologies.

关键词

Keywords

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