Single-pole Grounding Differential Protection Method for DC Distribution Systems Based on Current Variation Characteristics

ZHANG Xinyi; GAI Wuyang; SUN Qiaoyu; HUANG Xinyue; LIU Zhiqiang; ZHANG Yumin

doi:10.20204/j.sp.2025.06012

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Single-pole Grounding Differential Protection Method for DC Distribution Systems Based on Current Variation Characteristics

更新时间：2025-12-10

- Single-pole Grounding Differential Protection Method for DC Distribution Systems Based on Current Variation Characteristics
- Vol. 53, Issue 6, Pages: 93-100(2025)
- 作者机构：
  
  1. 国网青岛供电公司,山东,青岛,266000
  2. 山东科技大学电气与自动化工程学院,山东,青岛,266590
  3. 国网济南供电公司,山东,济南,250012
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.06012
  CLC：
- Published：2025
- 稿件说明：
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张心怡,盖午阳,孙巧玉,黄心月,刘志强,张玉敏.基于电流变异特性的直流配电系统单极接地差动保护方法[J].智慧电力,2025,53(6):93-100.

ZHANG Xinyi, GAI Wuyang, SUN Qiaoyu, et al. Single-pole Grounding Differential Protection Method for DC Distribution Systems Based on Current Variation Characteristics[J]. 2025, 53(6): 93-100.
张心怡,盖午阳,孙巧玉,黄心月,刘志强,张玉敏.基于电流变异特性的直流配电系统单极接地差动保护方法[J].智慧电力,2025,53(6):93-100. DOI： 10.20204/j.sp.2025.06012.

ZHANG Xinyi, GAI Wuyang, SUN Qiaoyu, et al. Single-pole Grounding Differential Protection Method for DC Distribution Systems Based on Current Variation Characteristics[J]. 2025, 53(6): 93-100. DOI： 10.20204/j.sp.2025.06012.

摘要

小电流接地直流配电系统发生单极接地故障时，传统差动保护易受线路分布电容电流干扰且抗过渡电阻能力较差。针对此问题，通过分析线路分布电容的充放电特性和电流回路，比较故障与正常线路的差动电流，引入变异特征量来表征电流变化，并作为区分故障与正常线路的依据。提出一种基于电流变化特性的直流配电系统单极接地差动保护方法，该方法采用两段式保护阈值进行配合整定。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了双端柔性直流配电系统模型，并进行仿真分析。结果表明，该方法能够准确识别故障区域，不受线路分布电容电流的干扰，并表现出较强的抗噪声和抗过渡电阻性能。

Abstract

In low-current grounding DC distribution systems， traditional differential protection is susceptible to interference from distributed capacitance currents in lines and exhibits poor resistance to transition resistance during single-pole grounding faults. To address this issue， this paper analyzes the charging-discharging characteristics of line distrib-uted capacitance and current loop mechanisms. By comparing differential currents between faulted and healthy lines， a variation characteristic quantity is introduced to represent current changes， serving as the criterion for distin-guishing faulted lines. A single-pole grounding differential protection method based on current variation characteristics is proposed， employing a coordinated two-stage protection threshold setting. A bipolar flexible DC distribution system model was established on the PSCAD/EMTDC simulation platform for verification. Simulation results demonstrate that this method can accurately identify faulted sections without being affected by distributed capacitance currents， while showing strong noise immunity and excellent transition resistance withstand capability.

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