低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法

孙中玉; 徐丙垠; 王玮; 杨帆; 陈恒; 王鹏玮

doi:10.7500/AEPS20221122001

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低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 低压配电网剩余电流分析等值电路与计算方法
- Equivalent Circuit and Calculation Method for Analysis of Residual Current in Low-voltage Distribution Network
- 电力系统自动化 2023年47卷第10期页码：98-106
- 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：
  
  孙中玉(1996—)，男，博士研究生，主要研究方向：低压配电网故障检测。E-mail：sun_zy2019@163.com
  徐丙垠(1961—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力线路故障监测、配电网自动化技术。E-mail：xuby@vip.163.com
  王玮(1983—)，男，副教授，主要研究方向：电力物联网、配电网故障检测。E-mail：wwsdut@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52077221)
- DOI：10.7500/AEPS20221122001
  中图分类号：
- 收稿：2022-11-22，
  
  修回：2023-02-18，
  
  网络出版：2023-03-29，
  
  纸质出版：2023-05-25
- 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

references

李天友，徐丙垠，薛永端，等 . 配电网触电保护技术［R/OL］.［ 2022-10-10 ］. https：//max.book118.com/html/2019/0414/7004 https://max.book118.com/html/2019/0414/7004

100165002020. shtm .

LI Tianyou ， XU Bingyin ， XUE Yongduan ， et al . Electric shock protection technology for distribution network ［R/OL］. ［ 2022-10-10 ］. https：//max.book118.com/html/2019/0414/700410016500 https://max.book118.com/html/2019/0414/700410016500

2020. shtm .

李天友，黄伟达，邱智勇 . 低压配电公共安全问题分析［J］. 供用电， 2021 ， 38 （ 12 ）： 9 - 14 .

LI Tianyou ， HUANG Weida ， QIU Zhiyong . Analysis on public safety of low-voltage distribution network ［J］. Distribution & Utilization ， 2021 ， 38 （ 12 ）： 9 - 14 .

王厚余 . 低压电气装置的设计安装和检验［M］. 3版 . 北京：中国电力出版社， 2012 .

WANG Houyu . Design， installation and inspection of low-voltage electrical devices ［M］. 3rd ed . Beijing ： China Electric Power Press ， 2012 .

熊尉辰，宋国兵，李洋，等 . 利用智能电表量测数据的三相四线制配电线路参数辨识［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 20 ）： 155 - 166 .

XIONG Weichen ， SONG Guobing ， LI Yang ， et al . Parameter identification of three-phase four-wire distribution line using smart meter measurement data ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 20 ）： 155 - 166 .

于世根，李振良，耿妍，等 . 监控和排除接地应成为低压电网技术管理和节电工作的重点［J］. 电网技术， 2006 （增刊1 ）： 298 - 301 .

YU Shigen ， LI Zhenliang ， GENG Yan ， et al . Monitor and eliminate the grounding should be the focus of the low voltage electrical network technical administration and the work of save electricity ［J］. Power System Technology ， 2006 （ Supplement 1 ）： 298 - 301 .

MITOLO M . Shock hazard in the presence of protective residual-current devices ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2010 ， 46 （ 4 ）： 1552 - 1557 .

蔡志远，庞佳，陈廷辉 . 基于剩余电流和漏电阻抗的漏电保护方法的研究［J］. 电力系统保护与控制， 2011 ， 39 （ 12 ）： 61 - 64 .

CAI Zhiyuan ， PANG Jia ， CHEN Tinghui . Research on method of leakage current protection based on residual current and leakage impedance ［J］. Power System Protection and Control ， 2011 ， 39 （ 12 ）： 61 - 64 .

孙荣可，单玉凯，薛永端，等 . 基于负荷电流闭锁的低压配电网漏电保护［J/OL］. 电力系统及其自动化学报： 1 - 9 ［ 2022-10-28 ］. https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD64GuMGdYvUCEic5JEJSBOyfYPbkZfyLGQJUsHvx1K8hdWEw7pTTRA1p&uniplatform=NZKPT https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD64GuMGdYvUCEic5JEJSBOyfYPbkZfyLGQJUsHvx1K8hdWEw7pTTRA1p&uniplatform=NZKPT .

SUN Rongke ， SHAN Yukai ， XUE Yongduan ， et al . Leakage protection for low voltage distribution network based on load current locking ［J/OL］. Proceedings of the CSU-EPSA ： 1 - 9 ［ 2022-10-28 ］. https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD64GuMGdYvUCEic5JEJSBOyfYPbkZfyLGQJUsHvx1K8hdWEw7pTTRA1p&uniplatform=NZKPT https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD64GuMGdYvUCEic5JEJSBOyfYPbkZfyLGQJUsHvx1K8hdWEw7pTTRA1p&uniplatform=NZKPT .

梁栋，王玮，孙中玉，等 . TN-C-S系统双突变量电流分离漏电保护方法［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 15 ）： 168 - 177 .

LIANG Dong ， WANG Wei ， SUN Zhongyu ， et al . A current separation leakage protection method using double mutations for TN-C-S systems ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 15 ）： 168 - 177 .

唐巍，李天锐，张璐，等 . 基于三相四线制最优潮流的低压配电网光伏-储能协同控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 12 ）： 31 - 40 .

TANG Wei ， LI Tianrui ， ZHANG Lu ， et al . Coordinated control of photovoltaic and energy storage system in low-voltage distribution networks based on three-phase four-wire optimal power flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 12 ）： 31 - 40 .

郭丽伟，薛永端，张林利，等 . 含分布式电源的小电阻接地方式配电网单相接地故障分析［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 20 ）： 116 - 123 .

GUO Liwei ， XUE Yongduan ， ZHANG Linli ， et al . Analysis of single-phase earth fault in low resistance grounded distribution network containing DG ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 20 ）： 116 - 123 .

刘万顺，黄少锋，徐玉琴 . 电力系统故障分析［M］. 3版 . 北京：中国电力出版社， 2010 .

LIU Wanshun ， HUANG Shaofeng ， XU Yuqin . Power system fault analysis ［M］. 3rd ed . Beijing ： China Electric Power Press ， 2010 .

李天友，郭峰 . 低压配电的触电保护技术及其发展［J］. 供用电， 2019 ， 36 （ 12 ）： 2 - 8 .

LI Tianyou ， GUO Feng . Electric shock protection technology and its development of low-voltage distribution ［J］. Distribution & Utilization ， 2019 ， 36 （ 12 ）： 2 - 8 .

KERSTING W H . Distribution system modeling and analysis ［M］. 4th ed . Boca Raton， USA ： CRC Press ， 2017 ： 493 - 498 .

高元海，王淳，辛建波，等 . 计及接地阻抗及含多种分布式电源的中低压配电网三相潮流计算（一）：模型［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 10 ）： 2619 - 2627 .

GAO Yuanhai ， WANG Chun ， XIN Jianbo ， et al . Three-phase power flow calculation of medium-low voltage distribution network considering grounding impedance and containing various distributed generators， part Ⅰ： models ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 10 ）： 2619 - 2627 .

DOMMEL H W . 电力系统电磁暂态计算理论［M］.李永庄，译. 北京：中国水利水电出版社， 1991 ： 68 - 77 .

DOMMEL H W . EMTP theory book ［M］. LI Yongzhuang， trans. Beijing ： China Water & Power Press ， 1991 ： 68 - 77 .

单玉凯，徐丙垠，薛永端 . 基于相模变换的三相四线制系统故障计算方法［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 2 ）： 726 - 732 .

SHAN Yukai ， XU Bingyin ， XUE Yongduan . Three-phase four-wire system fault computing method based on phase-model transformation ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 2 ）： 726 - 732 .

PARISE G . A new summary on the IEC protection against electric shock ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2013 ， 49 （ 2 ）： 1004 - 1011 .

MITOLO M ， BAJZEK T J . New generation tester to assess the electrical safety in low-voltage distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2019 ， 55 （ 1 ）： 106 - 110 .

中华人民共和国住房和城乡建设部 . 交流电气装置的接地设计规范： GB/T 50065—2011 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2012 .

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China . Code for design of ac electrical installations earthing ： GB/T 50065—2011 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2012 .

薛世伟，贾清泉，张珂欣，等 . 用电数据驱动的低压配电网负荷随机建模及不平衡评估［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 8 ）： 143 - 153 .

XUE Shiwei ， JIA Qingquan ， ZHANG Kexin ， et al . Electricity-consumption-data-driven stochastic modeling and unbalance assessment of load in low voltage distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 8 ）： 143 - 153 .

焦彦军，梁宵，蒋晨阳 . 计及LVRT控制策略的光伏电站并网配电网故障分析方法［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 20 ）： 92 - 99 .

JIAO Yanjun ， LIANG Xiao ， JIANG Chenyang . Failure analysis method in distribution network considering LVRT control strategy of grid-connected photovoltaic station ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 20 ）： 92 - 99 .

童晓阳，张绍迅 . 基于灰色关联度的配电网故障区段定位与类型识别方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 4 ）： 113 - 118 .

TONG Xiaoyang ， ZHANG Shaoxun . Grey relational degree based fault section location and type recognition method for distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 113 - 118 .

施围，郭洁 . 电力系统过电压计算［M］. 2版 . 北京：高等教育出版社， 2006 .

SHI Wei ， GUO Jie . Overvoltage calculation in power system ［M］. 2nd ed . Beijing ： Higher Education Press ， 2006 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 油浸式电力变压器技术参数和要求： GB/T 6451—2015 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2016 .

General Administration of Quality Supervision ， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Specification and technical requirements for oil-immersed power transformers ： GB/T 6451—2015 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2016 .

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