10kv中压配电线路单相接地故障率较髙,且常伴随弧光现象,引起的弧光过电压常常危害电力系统的安全运行。进行电弧建模及仿真研究,有助于选择有效的消弧措施及选线方法。电弧故障数据不易测量,物理仿真条件有限且花费巨大。建立电弧数学模型的仿真方式不仅成本低,灵活性高,且能较为准确的模拟电弧情况。

目前对电弧模型的研究已取得大量成果。但各种电弧模型都是通过一定的假设和简化得到的, 用于模拟物理过程复杂、影响因素众多的电弧,均存在一定缺陷。利用压控开关模拟配电网电弧故障,无法准确模拟电弧非线性电阻的特性。建立弧隙能量平衡的配电网电弧动态模型, 但公式复杂,不利于数字仿真实现。建立现场特高压输电线路精确数字仿真模型,应用于配网电弧故障的准确性有待验证。对高压电弧建立混沌模型,电弧方程复杂,其假设条件对中压电弧的适用性有待商榷。本次毕业设计将调研分析Cassie电弧模型和Mayr电弧模型，建立其各自对应的数学模型，利用Matlab Simulink，建立电弧模型，根据所建立的MATLAB模型，分析不同接地电弧模型的特性。在中性点非有效接地配电网中，分析不同接地电弧模型下各馈线零序电流的特性。

大多数已经取得的模型研究成果都是在Mayr和Cassie电弧模型的基础上进行的，Mayr和Cassie电弧模型分别在大电流区域和小电流区域定性描述了电弧。通过合理的选择模型的参数来达到模型结论和试验数据的一致性，这些参数包括时间常数和散热能力常数，它们通常都是电弧电流和电弧电压的函数。

自从Mayr和Cassie电弧模型建立以来，已经提出了几种建立电弧模型的方法。一些学者通过组合Mayr和Cassie电弧模型，以此来研究电弧在大范围内电流的动态过程。

大部分发表的电弧模型研究成果都是一阶常微分方程的形式，通常有以下形式：

式中，g、u、i分别为电弧的电导，电压和电流，，P（u，i）、τ（u，i）分别为散热能力常数和时间常数，这些模型参数计算方法可以参考文献[4]。然而，在一些情况下电弧模型的形式并非如上。例如，Rieder andUrbanek所建立的电弧模型，是通过考虑电流零点高电场强度对电弧等离子体的不平衡影响，该模型的方程式如下所示：

在一些文献中，很多复杂的黑箱模型的建立是通过考虑不同的电弧特性或者组合已有的电弧模型。为了方便分析，本文所提出的电弧模型是通过如下所述的方程获得：