Application of Broadband Signal in High-resistance Fault Line Selection of Resonant Grounded Active Distribution Network

WEI Mingjie; YU Yue; LIANG Ying; WANG Congbo; YANG Fan

doi:10.7500/AEPS20230208003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Application of Broadband Signal in High-resistance Fault Line Selection of Resonant Grounded Active Distribution Network

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

- Application of Broadband Signal in High-resistance Fault Line Selection of Resonant Grounded Active Distribution Network
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 19, Pages: 166-176(2023)
- 作者机构：
  
  1.电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司),北京市 100192
  2.中国电力科学研究院有限公司,北京市 100192
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2021YFB1507205)
- DOI：10.7500/AEPS20230208003
  CLC：
- Received：08 February 2023，
  
  Revised：2023-06-23，
  
  Published Online：31 August 2023，
  
  Published：10 October 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
韦明杰,余越,梁英等.宽频信号在谐振接地有源配电网高阻故障选线中的应用[J].电力系统自动化,2023,47(19):166-176.

WEI Mingjie,YU Yue,LIANG Ying,et al.Application of Broadband Signal in High-resistance Fault Line Selection of Resonant Grounded Active Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(19):166-176.
韦明杰,余越,梁英等.宽频信号在谐振接地有源配电网高阻故障选线中的应用[J].电力系统自动化,2023,47(19):166-176. DOI： 10.7500/AEPS20230208003.

WEI Mingjie,YU Yue,LIANG Ying,et al.Application of Broadband Signal in High-resistance Fault Line Selection of Resonant Grounded Active Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(19):166-176. DOI： 10.7500/AEPS20230208003.

摘要

谐振接地系统的高阻故障选线是配电网故障诊断的传统难点。传统故障选线方法，一方面

因过渡电阻升高带来的特征原理性变化或对测量精度较敏感而可靠性不足；另一方面

因缺乏对分布式电源接入以及配电网多变运行方式下的特征机理研究而导致对实际场景的适用性不强。文中探讨了高阻故障非线性介质击穿原理和信号宽频化特点；建立了有源配电网高阻故障这一非线性系统的分析模型和宽频信号描述方法；讨论了故障的非线性特征在不同脱谐度、阻尼率等系统运行方式下的空间分布规律。最后，提出基于频段零序无功功率的高阻故障选线方法。仿真和实际故障案例验证了算法的有效性。

Abstract

The high-resistance fault line selection of resonant grounded system is the traditional difficulty in fault diagnosis of distribution networks. On the one hand

the reliability of the traditional fault line selection method is insufficient due to the change of characteristic principle caused by the increase of transition resistance or the sensitivity to measurement accuracy. On the other hand

due to the lack of research on the characteristics and mechanism of distributed generation integration and variable operation modes of the distribution network

the applicability to the actual scenario is not strong. The principle of high-resistance fault nonlinear dielectric breakdown and the characteristics of broadband signal are discussed. The analysis model of the nonlinear system with the high-resistance fault in the active distribution network and the description method of the the broadband signal are established. The spatial distribution of the nonlinear characteristics of the fault under different operation modes such as detuning degree and damping rate is discussed. Finally

a high-resistance fault line selection method based on zero-sequence reactive power in the frequency band is proposed. The effectiveness of the algorithm is verified by simulation and actual fault cases.

关键词

Keywords

references

李天友，徐丙垠，薛永端 . 配电网高阻接地故障保护技术及其发展［J］. 供用电， 2018 ， 35 （ 5 ）： 2 - 6 .

LI Tianyou ， XU Bingyin ， XUE Yongduan . High-impedance fault protection of distribution networks and its developments ［J］. Distribution & Utilization ， 2018 ， 35 （ 5 ）： 2 - 6 .

KANDANAARACHCHI S ， ANANTHARAMA N ， MUÑOZ M A . Early detection of vegetation ignition due to powerline faults ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 1324 - 1334 .

王尊贤，武守远，栾晓明 . 基于虚拟能量变化率的谐振接地系统高阻接地故障选线方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 3 ）： 137 - 146 .

WANG Zunxian ， WU Shouyuan ， LUAN Xiaoming . Fault line selection method for high-impedance grounding fault of resonant grounded system based on change rate of virtual energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 137 - 146 .

GHADERI A ， GINN H L ， ALI MOHAMMADPOUR H . High impedance fault detection： a review ［J］. Electric Power Systems Research ， 2017 ， 143 ： 376 - 388 .

何瑞江，胡志坚，王天一 . 计及分布式电源注入谐波的谐振接地系统故障选线方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 670 - 680 .

HE Ruijiang ， HU Zhijian ， WANG Tianyi . A fault line selection method for resonant grounding system considering injected harmonics of distributed generation ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 670 - 680 .

薛永端 . 基于暂态特征信息的配电网单相接地故障检测研究［D］. 西安：西安交通大学， 2003 .

XUE Yongduan . Research on single-phase grounding fault detection of distribution network based on transient characteristic information ［D］. Xi’an ： Xi’an Jiaotong University ， 2003 .

徐丙垠，薛永端，冯光，等 . 配电网接地故障保护若干问题的探讨［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 20 ）： 1 - 7 .

XU Bingyin ， XUE Yongduan ， FENG Guang ， et al . Discussion on several problems of earthing fault protection in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 20 ）： 1 - 7 .

王建元，朱永涛，秦思远 . 基于方向行波能量的小电流接地系统故障选线方法［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 19 ）： 4085 - 4096 .

WANG Jianyuan ， ZHU Yongtao ， QIN Siyuan . Fault line selection method for small current grounding system based on directional traveling wave energy ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 19 ）： 4085 - 4096 .

薛永端，李娟，陈筱薷，等 . 谐振接地系统高阻接地故障暂态选线与过渡电阻辨识［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 17 ）： 5037 - 5048 .

XUE Yongduan ， LI Juan ， CHEN Xiaoru ， et al . Faulty feeder selection and transition resistance identification of high impedance fault in a resonant grounding system using transient signals ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 17 ）： 5037 - 5048 .

史如新 . 基于中电阻投切的小电流接地系统故障选线技术研发［D］. 北京：华北电力大学， 2015 .

SHI Ruxin . Research and development of fault line selection technology for small current grounding system based on medium resistance switching ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2015 .

王宾，耿建昭，董新洲 . 配网高阻接地故障伏安特性分析及检测［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 22 ）： 3815 - 3823 .

WANG Bin ， GENG Jianzhao ， DONG Xinzhou . Analysis and detection of volt-ampere characteristics for high impedance faults in distribution systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 22 ）： 3815 - 3823 .

韦明杰，石访，张恒旭，等 . 基于零序电流波形区间斜率曲线的配电网高阻接地故障检测［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 14 ）： 164 - 171 .

WEI Mingjie ， SHI Fang ， ZHANG Hengxu ， et al . Detection of high impedance grounding fault in distribution network based on interval slope curves of zero-sequence current ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 14 ）： 164 - 171 .

CUI T ， DONG X Z ， BO Z Q ， et al . Integrated scheme for high impedance fault detection in MV distribution system ［C］// 2008 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition： Latin America ， August 13-15 ， 2008 ， Bogota， Columbia ： 1 - 6 .

王宾，耿建昭，董新洲 . 基于介质击穿原理的配电线路高阻接地故障精确建模［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 12 ）： 62 - 66 .

WANG Bin ， GENG Jianzhao ， DONG Xinzhou . High-impedance fault modeling based on solid dielectric electrical breakdown theory ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 12 ）： 62 - 66 .

林莘 . 现代高压电器技术［M］. 2版 . 北京：机械工业出版社， 2011 ： 165 - 170 .

LIN Shen|Xin） . Modern high-voltage electrical equipment technology ［M］. 2nd ed . Beijing ： China Machine Press ， 2011 ： 165 - 170 .

梁栋，徐丙垠，唐毅，等 . 10 kV架空导线单相触树接地故障模型及其检测方法［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 15 ）： 5221 - 5232 .

LIANG Dong ， XU Bingyin ， TANG Yi ， et al . Model and detection method for tree-contact single-phase-to-ground faults on 10 kV overhead lines ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 15 ）： 5221 - 5232 .

尹一卓，王军，宁鑫，等 . 植被含水率对导线触树单相接地故障特性的影响分析［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 9 ）： 119 - 127 .

YIN Yizhuo ， WANG Jun ， NING Xin ， et al . Effect analysis of vegetation moisture content on a tree-contact single-phase-to-ground fault ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 9 ）： 119 - 127 .

SPERTINO F ， DI LEO P ， CORONA F ， et al . Inverters for grid connection of photovoltaic systems and power quality： case studies ［C］// 2012 3rd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems （PEDG）， June 25-28 ， 2012 ， Aalborg， Denmark ： 564 - 569 .

徐铭铭，秦苏亚，冯光，等 . IIDG对小电流接地故障谐波特征及其对选线的影响分析［J］. 电力系统及其自动化学报， 2021 ， 33 （ 1 ）： 107 - 114 .

XU Mingming ， QIN Suya ， FENG Guang ， et al . Analysis of influences of IIDG on harmonic characteristics under small-current grounding fault and line selection ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2021 ， 33 （ 1 ）： 107 - 114 .

薛永端，李娟，徐丙垠 . 中性点经消弧线圈接地系统小电流接地故障暂态等值电路及暂态分析［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 22 ）： 5703 - 5714 .

XUE Yongduan ， LI Juan ， XU Bingyin . Transient equivalent circuit and transient analysis of single-phase earth fault in arc suppression coil grounded system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 22 ）： 5703 - 5714 .

Wakileh G J . 电力系统谐波［M］. 北京：机械工业出版社， 2003 .

Wakileh G J . Power systems harmonics ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2003 .

韦明杰，石访，张恒旭，等 . 基于同步零序电流谐波群体比相的谐振接地系统高阻故障选线及区段定位方法［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8358 - 8372 .

WEI Mingjie ， SHI Fang ， ZHANG Hengxu ， et al . Feeder selection and section location of high impedance fault at resonant networks based on the phase differences between the synchronous harmonics of the zero sequence currents ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8358 - 8372 .

要焕年，曹梅月 . 电力系统谐振接地［M］. 2版 . 北京：中国电力出版社， 2009 .

YAO Huannian ， CAO Meiyue . Power system resonant grounding ［M］. 2nd ed . Beijing ： China Electric Power Press ， 2009 .

李依泽，陆超，王印峰，等 . 基于Kalman滤波与神经网络的高精度同步时钟算法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 3 ）： 777 - 784 .

LI Yize ， LU Chao ， WANG Yinfeng ， et al . A high accuracy synchronous clock algorithm based on Kalman filter and neural network ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 777 - 784 .

WEI M J ， LIU W S ， SHI F ， et al . Distortion-controllable arc modeling for high impedance arc fault in the distribution network ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2021 ， 36 （ 1 ）： 52 - 63 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

No data

Related Author

WEI Mingjie

YU Yue

LIANG Ying

WANG Congbo

ZHENG Ran

LIU Baozhu

HU Junjie

XIE Dongliang

Related Institution

State Key Laboratory of Power Grid Safety, China Electric Power Research Institute

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

State Grid Electric Power Research Institute (NARI Group Corporation)

College of Electrical Engineering, Zhejiang University

State Grid Shanghai Energy Interconnection Research Institute Co., Ltd.

⁰