灵活接地系统中性点接地电阻投入暂态特征分析

刘萃萃; 刘晓; 薛永端; 徐丙垠

doi:10.7500/AEPS20231027002

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灵活接地系统中性点接地电阻投入暂态特征分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 灵活接地系统中性点接地电阻投入暂态特征分析
- Analysis on Transient Characteristics of Neutral Point Grounding Resistor Throw-in in Flexible Grounded System
- 电力系统自动化 2025年49卷第1期页码：172-182
- 作者机构：
  
  1.国家电网有限公司技术学院分公司，山东省济南市 250002
  2.中国石油大学（华东）新能源学院，山东省青岛市 266580
  3.国网山东省电力公司泰安供电公司，山东省泰安市 271000
  4.山东理工大学智能电网研究院，山东省淄博市 255049
- 作者简介：
  
  刘萃萃(1999—)，女，硕士，主要研究方向：配电网接地故障检测与保护。E-mail：15621026398@163.com
  刘晓(1997—)，男，通信作者，硕士，助理工程师，主要研究方向：配电网故障检测与诊断。E-mail：2811980586@qq.com
  薛永端(1970—2024)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：配电网接地故障分析与保护、配电网电气安全防护。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52077221)
- DOI：10.7500/AEPS20231027002
  中图分类号：
- 收稿：2023-10-27，
  
  修回：2024-08-13，
  
  网络出版：2024-11-27，
  
  纸质出版：2025-01-10
- 稿件说明：
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刘萃萃,刘晓,薛永端等.灵活接地系统中性点接地电阻投入暂态特征分析[J].电力系统自动化,2025,49(1):172-182.

LIU Cuicui,LIU Xiao,XUE Yongduan,et al.Analysis on Transient Characteristics of Neutral Point Grounding Resistor Throw-in in Flexible Grounded System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):172-182.
刘萃萃,刘晓,薛永端等.灵活接地系统中性点接地电阻投入暂态特征分析[J].电力系统自动化,2025,49(1):172-182. DOI： 10.7500/AEPS20231027002.

LIU Cuicui,LIU Xiao,XUE Yongduan,et al.Analysis on Transient Characteristics of Neutral Point Grounding Resistor Throw-in in Flexible Grounded System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(1):172-182. DOI： 10.7500/AEPS20231027002.

摘要

灵活接地系统发生永久性单相接地故障后，通过延时闭合中性点接地电阻（并联小电阻）投切开关以期可靠切除故障。目前

基于稳态信息的灵活接地系统保护方法应用效果难以达到要求，而关于小电阻投入时的暂态特征分析尚未有完整结论，制约了灵活接地系统接地故障暂态保护理论的发展。文中建立基于线路分布参数的灵活接地系统并联小电阻投入暂态分析模型，研究系统内各元件间的谐振特性，并据此提出一种简化模型。针对低阻、高阻接地故障，分别给出暂态电流、电压的解析表达式，分析其谐振频率、衰减时间常数及最大幅值等主要特征值随系统参数及故障条件的变化规律，以及各线路暂态零序电流的分布特征，并与谐振接地阶段故障时刻的暂态特征作对比。最后

利用数字仿真及现场试验数据验证了所提暂态特征分析简化模型的正确性。

Abstract

After a permanent single-phase grounding fault occurs in a flexible grounded system

the switching device of the neutral grounding resistor (a parallel small resistor) is closed with a time delay

in the hope of reliably eliminating the fault. Currently

the application effect of the protection method for the flexible grounded system based on steady-state information is difficult to meet the requirements. Moreover

there is no complete conclusion regarding the transient characteristic analysis when the small resistor is engaged

which restricts the development of the transient protection theory for grounding faults in the flexible grounded system. In this paper

a transient analysis model for the throw-in of a parallel small resistor in the flexible grounded system based on the line distribution parameters is established. The resonant characteristics among various components in the system are investigated. Based on this

a simplified model is proposed. For low-resistance and high-resistance grounding faults

analytical expressions of the transient current and voltage are provided

respectively. The variation laws of the main characteristic values such as resonant frequency

decay time constant

and maximum amplitude with system parameters and fault conditions are analyzed. And the distribution characteristics of the transient zero-sequence current of each line are also analyzed. These are compared with the transient characteristics at the fault moment at the resonant grounding stage. Finally

the correctness of the proposed simplified model for transient characteristic analysis is verified by using digital simulation and field test data.

关键词

Keywords

references

中国南方电网有限责任公司 . 消弧线圈并小电阻接地装置技术规范（征求意见稿）［EB/OL］.（ 2017-02-06 ）［ 2023-10-27 ］. http：//www.Bidding.csg.cn/yjzjgg/1200039088.jhtml http://www.Bidding.csg.cn/yjzjgg/1200039088.jhtml ．

China Southern Power Grid Company Limited . Technical specification for arc suppression coil and small resistance grounding device （draft）［EB/OL］. （ 2017-02-06 ）［ 2023-10-27 ］. http：//www.Bidding.csg.cn/yjzjgg/1200039088.jhtml http://www.Bidding.csg.cn/yjzjgg/1200039088.jhtml ．

金鑫 . 灵活接地系统单相接地故障特征分析及保护［D］. 青岛：中国石油大学（华东）， 2020 .

JIN Xin . Characteristic analysis and protection of single phase grounding fault in flexible grounding system ［D］. Qingdao ： China University of Petroleum （East China）， 2020 .

杨帆，金鑫，沈煜，等 . 基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 17 ）： 88 - 94 .

YANG Fan ， JIN Xin ， SHEN Yu ， et al . Discrimination algorithm of grounding fault direction based on variation of zero-sequence admittance in flexible grounding system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 17 ）： 88 - 94 .

薛永端，金鑫，刘晓，等 . 灵活接地系统中配电网接地保护的适应性分析［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 112 - 121 .

XUE Yongduan ， JIN Xin ， LIU Xiao ， et al . Analysis on adaptability of grounding protection for distribution network in flexible grounded system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 112 - 121 .

周宇，汤涛，曾祥君，等 . 基于零序电流幅值比倍增系数的灵活接地系统故障选线方法［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 23 ）： 112 - 120 .

ZHOU Yu ， TANG Tao ， ZENG Xiangjun ， et al . Fault line detection method for a flexible grounding system based on a zero-sequence current amplitude ratio multiplication coefficient ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 23 ）： 112 - 120 .

肖澍昱，林湘宁，魏繁荣，等 . 面向含不可测分支配电线路不对称故障可靠辨识的负序电流比相保护判据［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 9 ）： 2435 - 2447 .

XIAO Shuyu ， LIN Xiangning ， WEI Fanrong ， et al . Phase comparison protection of negative sequence current for distribution lines with unmeasurable branches ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 9 ）： 2435 - 2447 .

尹力，孔令昌，王冠华，等 . 基于负序电压变化量的灵活接地配电网永久性单相接地故障定位［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 1 ）： 83 - 89 .

YIN Li ， KONG Lingchang ， WANG Guanhua ， et al . Permanent single-phase grounding fault location in flexible grounding distribution network based on negative-sequence voltage variation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 1 ）： 83 - 89 .

闫森，黄纯，刘映彤，等 . 基于零序功率比的灵活接地系统故障选线方法［J］. 电力系统及其自动化学报， 2023 ， 35 （ 3 ）： 46 - 52 .

YAN Sen ， HUANG Chun ， LIU Yingtong ， et al . Flexible fault selection method of grounding system based on zero-sequence power ratio ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2023 ， 35 （ 3 ）： 46 - 52 .

刘健，张薛鸿，张小庆，等 . 预防电缆沟起火的小电流接地系统单相接地故障处理［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 6 ）： 21 - 29 .

LIU Jian ， ZHANG Xuehong ， ZHANG Xiaoqing ， et al . Treatment of a single-phase grounding fault in a small current grounding system to prevent fire in a cable trench ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 6 ）： 21 - 29 .

齐郑，杭天琦，李悦悦 . 消弧线圈并联小电阻接地方式下的行波故障测距［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 1 ）： 175 - 182 .

QI Zheng ， HANG Tianqi ， LI Yueyue . Traveling wave fault location for arc-suppression coil in parallel with low resistance grounding mode ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 175 - 182 .

薛永端，徐丙垠，杜景远 . 谐振接地系统接地故障选线技术分析［J］. 电力设备， 2007 （ 11 ）： 5 - 10 .

XUE Yongduan ， XU Bingyin ， DU Jingyuan . The technology analysis of earth fault protection in resonant grounded system ［J］. Electrical Equipment ， 2007 （ 11 ）： 5 - 10 .

汤涛，周宇，曾祥君，等 . 基于过渡电阻评估的灵活接地系统暂态故障选线方法［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 5 ）： 171 - 179 .

TANG Tao ， ZHOU Yu ， ZENG Xiangjun ， et al . Transient fault line selection method for flexible grounded system based on transition resistance evaluation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 171 - 179 .

薛永端，李娟，徐丙垠 . 中性点不接地系统小电流接地故障暂态等值电路的建立［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 34 ）： 206 - 215 .

XUE Yongduan ， LI Juan ， XU Bingyin . Construction of transient equivalent circuits of single-phase earth fault for isolated neutral systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 34 ）： 206 - 215 .

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 .

薛永端，薛文君，李娟，等 . 小电流接地故障暂态过程的LC谐振机理［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 24 ）： 137 - 145 .

XUE Yongduan ， XUE Wenjun ， LI Juan ， et al . LC resonance mechanism of transient process of earth fault in non-solidly earthed network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 24 ）： 137 - 145 .

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 .

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 .

刘伟生 . 配电网层次化保护技术及工程应用［D］. 济南：山东大学， 2022 .

LIU Weisheng . Hierarchical protection technology of distribution network and its engineering application ［D］. Jinan ： Shandong University ， 2022 .

刘屏周 . 工业与民用配电设计手册［M］. 北京：中国电力出版社， 2016 .

LIU Bingzhou . Industrial and civil power distribution design manual ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2016 .

杨帆，李广，沈煜，等 . 中压配电网单相接地故障熄弧后的电气特征分析［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 10 ）： 134 - 141 .

YANG Fan ， LI Guang ， SHEN Yu ， et al . Electrical characteristics of medium-voltage distribution network with single-phase-to-ground fault after arc extinction ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 134 - 141 .

刘晓，薛永端，刘萃萃，等 . 基于电压-电流分区的灵活接地系统故障保护［J］. 电力系统及其自动化学报， 2023 ， 35 （ 4 ）： 124 - 131 .

LIU Xiao ， XUE Yongduan ， LIU Cuicui ， et al . Fault protection of flexible grounding system based on voltage-current partition ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2023 ， 35 （ 4 ）： 124 - 131 .

刘宝稳，万子雄，曾祥君，等 . 基于有源消弧暂态衰减信息的配电网接地故障跟踪检测方法［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 2 ）： 464 - 475 .

LIU Baowen ， WAN Zixiong ， ZENG Xiangjun ， et al . Ground fault tracking and detection of distribution network based on transient attenuation information of active arc-suppression process ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 2 ）： 464 - 475 .

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