弧光高阻接地故障建模及数据修正算法

邵庆祝; 崔鑫; 谢民; 王同文; 王海港; 王宾

doi:10.7500/AEPS20200605005

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弧光高阻接地故障建模及数据修正算法

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 弧光高阻接地故障建模及数据修正算法
- Modeling and Data Correction Algorithm for Arc High Resistance Grounding Fault
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第11期页码：120-125
- 作者机构：
  
  1.国网安徽省电力有限公司，安徽省合肥市 230061
  2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
- 作者简介：
  
  邵庆祝(1988—)，男，硕士，工程师，主要研究方向：电力系统继电保护。E-mail：shqzuser@163.com
  崔鑫(1993—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：配电线路高阻接地故障诊断。E-mail：396590422@qq.com
  谢民(1975—)，男，高级工程师，主要研究方向：电力系统继电保护。E-mail：xiem261x@ah.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2017YFB0902800)
- DOI：10.7500/AEPS20200605005
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-06-05，
  
  修回日期：2020-11-18，
  
  网络出版日期：2021-02-23，
  
  纸质出版日期：2021-06-10
- 稿件说明：
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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.
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. DOI： 10.7500/AEPS20200605005.

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. DOI： 10.7500/AEPS20200605005.

摘要

配电网高阻接地故障通常伴随着非线性电弧的产生。传统的固定电阻模型无法模拟电弧的非线性；微分形式的电弧模型依赖于参数的迭代，难以直接应用于相关的故障检测及测距算法中；对数电弧模型较为复杂，按级数展开时易发散。人工模拟此类故障获取实验数据的方法成本高、危险性大且具有一定的局限性。基于汤逊原理，建立了能够表征动态电弧非线性特征的指数电弧模型及其简化模型，并结合PSCAD仿真软件及现场数据验证了模型的有效性。针对该电弧模型无法表征电弧电压、电流间相角差的不足，进一步提出了数据修正算法，为后续弧光高阻接故障的研究提供了更为精确的数据支撑。

Abstract

High resistance grounding faults in distribution networks are usually accompanied by nonlinear arcs.The traditional fixed resistance model cannot simulate the nonlinearity of the arc. The arc model with differential form relies on the iteration of the parameters

which is difficult to be directly applied to the related fault detection and ranging algorithms. The logarithmic arc model is more complicated and tend to diverge when expanded in series. The method of artificially simulating such faults to obtain experimental data is costly

risky and has certain limitations. Based on the Thompson principle

an exponential arc model and the simplified model are established to describe the nonlinear characteristics of dynamic arcs. The validity of the model is verified by PSCAD and field data. Aiming at the deficiency that the arc model can not represent the phase angle difference between arc voltage and current

a data correction algorithm is proposed to provide more accurate data support for the follow-up research on arc high resistance grounding faults.

关键词

Keywords

references

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 - 175 .

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 - 175 .

邱进，崔鑫，田野，等 . 小电流接地配电线路弧光高阻接地故障电压特征分析［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 16 ）： 115 - 121 .

QIU Jin ， CUI Xin ， TIAN Ye ， et al . Analysis of the arc high impedance grounding faults voltage characteristics in non-effective grounding feeders ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 16 ）： 115 - 121 ．

韦明杰，张恒旭，石访，等 . 基于谐波能量和波形畸变的配电网弧光接地故障辨识［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 16 ）： 148 - 161 .

WEI Mingjie ， ZHANG Hengxu ， SHI Fang ， et al . Identification of arcing grounded fault in distribution network based on harmonic energy and waveform distortion ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 16 ）： 148 - 161 .

王宾，崔鑫，董新洲 . 配电线路弧光高阻故障检测技术综述［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 1 ）： 96 - 107 .

WANG Bin ， CUI Xin ， DONG Xinzhou . Overview of arc high impedance grounding fault detection technologies in distribution system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 96 - 107 .

曾祥君，王媛媛，庞方亮，等 . 基于故障电阻测量的小电流接地系统保护方法［J］. 高电压技术， 2007 ， 33 （ 1 ）： 26 - 30 .

ZENG Xiangjun ， WANG Yuanyuan ， PANG Fangliang ， et al . Grounding fault protection based on fault resistance measurement for ineffectively earthed distribution systems ［J］. High Voltage Engineering ， 2007 ， 33 （ 1 ）： 26 - 30 .

林湘宁，高艳，刘沛，等 . 基于零序补偿导纳的小电流接地系统单相故障保护新方法［J］. 中国电机工程学报， 2006 ， 26 （ 10 ）： 45 - 49 .

LIN Xiangning ， GAO Yan ， LIU Pei ， et al . A novel method to identify the single phase-to-earth fault in the neutral un-effectual grounded system using the zero-sequence compensated admittance ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2006 ， 26 （ 10 ）： 45 - 49 .

曾祥君，尹项根，张哲，等 . 配电网接地故障负序电流分布及接地保护原理研究［J］. 中国电机工程学报， 2001 ， 21 （ 6 ）： 85 - 90 .

ZENG Xiangjun ， YIN Xianggen ， ZHANG Zhe ， et al . Study for negative sequence current distributing and ground fault protection in middle voltage power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2001 ， 21 （ 6 ）： 85 - 90 .

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， 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 .

方毅，薛永端，宋华茂，等 . 谐振接地系统HIF暂态能量分析与选线［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 19 ）： 5636 - 5645 .

FANG Yi ， XUE Yongduan ， SONG Huamao ， et al . Transient energy analysis and faulty feeder identification method of high impedance fault in the resonant grounding system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 19 ）： 5636 - 5645 .

李震球，王时胜，吴丽娜 . 一种谐振接地系统电弧高阻接地故障选线新方法及仿真［J］. 电力系统保护与控制， 2014 ， 42 （ 17 ）： 44 - 49 .

LI Zhenqiu ， WANG Shisheng ， WU Lina . A new method and simulation for arcing high-impedance-grounding fault line selection in resonant grounded system ［J］. Power System Protection and Control ， 2014 ， 42 （ 17 ）： 44 - 49 .

王宾，崔鑫 . 中性点经消弧线圈接地配电网弧光高阻接地故障非线性建模及故障解析分析［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2020-09-21 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200820.1147.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200820.1147.004.html .

WANG Bin ， CUI Xin . Nonlinear modeling and analytical analysis of arc high resistance grounding fault in distribution network with neutral grounding via arc suppression coil ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2020-09-21 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200820.1 147.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20200820.1147.004.html .

梁晨光，王宾，李凤婷，等 . 高压线路单相弧光接地对数仿真模型数据修正算法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 4 ）： 126 - 132 .

LIANG Chenguang ， WANG Bin ， LI Fengting ， et al . Data correction algorithm of logarithmic simulation model for single-phase arc grounding fault on high-voltage transmission line ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 126 - 132 .

陈玥云，覃剑，王欣，等 . 配电网故障测距综述［J］. 电网技术， 2006 ， 30 （ 18 ）： 89 - 93 .

CHEN Yueyun ， QIN Jian ， WANG Xin ， et al . A survey on fault location for distribution network ［J］. Power System Technology ， 2006 ， 30 （ 18 ）： 89 - 93 .

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 .

BENNER C L ， RUSSELL B D . Practical high-impedance fault detection on distribution feeders ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 1997 ， 33 （ 3 ）： 635 - 640 .

CASSIE A M . Arc rupture and circuit severity： a new theory ［R］. Paris， France ： CIGRE Report No . 102 ， 1939 ： 1 - 16 .

MAYR O . Beiträge zur theorie des statischen und des dynamischen lichtbogens ［J］. Archiv Für Elektrotechnik ， 1943 ， 37 （ 12 ）： 588 - 608 .

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 . Discussion on condition monitoring contents of secondary equipment in power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 12 ）： 62 - 66 .

高杨，王莉，张瑶佳，等 . 简化的Schavemaker交流电弧模型参数的计算方法研究［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 8 ）： 96 - 105 .

GAO Yang ， WANG Li ， ZHANG Yaojia ， et al . Research on the calculation method for the parameters of the simplified Schavemaker AC arc model ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 8 ）： 96 - 105 .

梁曦东，陈昌渔，周远翔 . 高电压工程［M］. 北京：清华大学出版社， 2003 .

LIANG Xidong ， CHEN Changyu ， ZHOU Yuanxiang . High-voltage engineering ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 2003 .

冯允平 . 高电压技术中的气体放电及其应用［M］. 北京：中国水利水电出版社， 1990 .

FENG Yunping . High-voltage gas discharge technology and its application ［M］. Beijing ： China Water and Power Press ， 1990 .

王宾，倪江，王海港，等 . 输电线路弧光高阻接地故障单端测距分析［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 5 ）： 1333 - 1341 .

WANG Bin ， NI Jiang ， WANG Haigang ， et al . Single-end fault location for high impedance arc grounding fault in transmission line ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 5 ）： 1333 - 1341 .

孙月琴，倪江，王宾，等 . 应用于输电线路单端测距的高阻接地故障电弧模型分析［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 22 ）： 86 - 92 .

SUN Yueqin ， NI Jiang ， WANG Bin ， et al . Transmission line high-impedance fault modeling analysis for single-end fault location ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 22 ）： 86 - 92 .

王卫东 . 计算机图形学基础［M］. 西安：西安电子科技大学出版社， 2009 .

WANG Weidong . Fundamentals of computer graphics ［M］. Xi’an ： Xidian University Press ， 2009 .

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