CN116256601A - 配电网单相接地故障的感知方法、感知装置和配电网 - Google Patents

配电网单相接地故障的感知方法、感知装置和配电网 Download PDF

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CN116256601A CN202310460319.1A CN202310460319A CN116256601A CN 116256601 A CN116256601 A CN 116256601A CN 202310460319 A CN202310460319 A CN 202310460319A CN 116256601 A CN116256601 A CN 116256601A
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Abstract

本申请提供了一种配电网单相接地故障的感知方法、感知装置和配电网，配电网包括阻抗消除电路，阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，该方法包括：在第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；根据第一输入电流及第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；计算配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；计算第二功率因数角与第一功率因数角的比值系数；根据比值系数与预定阈值比较结果，确定配电网是否发生单相接地故障。该方法解决了现有技术中单相接地故障感知方法感知不准确的问题。

Description

配电网单相接地故障的感知方法、感知装置和配电网
技术领域
本发明涉及电力系统故障监测领域，具体而言，涉及一种配电网单相接地故障的感知方法、感知装置、计算机可读存储介质和配电网。
背景技术
配电网深入用户终端，随机故障频发，其中单相接地故障接近八成。由于中性点不接地方式可使配电网在发生单相接地故障后，线电压依旧保持对称，短时间内不影响供电，故该接地方式在我国中压配电网中应用广泛。然而，该接地方式的配电网在发生单相接地故障(尤其是高阻接地故障)后，故障特征微弱，导致故障感知十分困难，威胁人身及设备安全。因此，故障感知作为故障处理的前提条件，对中性点不接地配电网的安稳运行具有重要意义。
目前配电网故障感知方法大体上分为被动法和主动法。被动法包括了稳态特征法和暂态特征法，其中稳态特征法是根据稳态电气量(零序电压、零序电流等)来判断故障是否发生。暂态特征法主要包括行波法、暂态能量法等。主动法主要是对配电网进行主动注入外部输入电压或电流信号的方式获得配电网内部信息，以达到对配电网的对地参数测量、故障感知及定位等功能。
稳态特征法一般只对金属性接地故障有效，当配电网发生高阻接地故障时，因其过渡电阻大，导致故障电流等电气量变化不明显，从而降低该方法的准确性。主动法并没有考虑注入信号所使用的互感器内阻抗对单相接地故障的影响。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种配电网单相接地故障的感知方法、感知装置、计算机可读存储介质和配电网，以至少解决现有技术中单相接地故障感知方法感知不准确的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种配电网单相接地故障的感知方法，所述配电网包括阻抗消除电路，所述阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，所述第一电压互感器的一次侧与所述第二电压互感器的一次侧电连接，所述方法包括：在所述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取所述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；计算所述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；计算所述第二功率因数角与所述第一功率因数角的比值系数；根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生单相接地故障。
可选地，根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角，包括：根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的等效对地导纳；根据所述等效对地导纳、所述第一输入电流及所述第一空载电压，计算第一有功功率和第一无功功率，所述第一有功功率为所述配电网发生单相接地故障的状态下的有功功率，所述第一无功功率为所述配电网发生单相接地故障的状态下的无功功率；根据所述第一有功功率与所述第一无功功率，计算得到所述第一功率因数角。
可选地，根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的等效对地导纳，包括：获取第一变比与第二变比，所述第一变比为所述第一电压互感器的变比，所述第二变比为所述第二电压互感器的变比，所述变比为所述电压互感器一次侧与二次侧的电压比；根据所述第一变比与所述第一输入电流计算所述第一电压互感器的一次侧的等效电流，根据所述第二变比与所述第一空载电压计算所述第二电压互感器的一次侧的等效电压；根据所述等效电流与所述等效电压计算得到所述等效对地导纳。
可选地，计算所述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角，包括：获取第二输入电流与第二空载电压，所述第二输入电流为所述配电网未发生单相接地故障的情况下的输入电流，所述第二空载电压为所述配电网未发生单相接地故障的情况下测量到的空载电压；根据所述等效对地导纳、所述第二输入电流及所述第二空载电压，计算第二有功功率与第二无功功率，所述第二有功功率为所述配电网未发生单相接地故障的情况下的有功功率，所述第二无功功率为所述配电网未发生单相接地故障的情况下的无功功率；根据所述第二有功功率与所述第二无功功率，计算得到所述第二功率因数角。
可选地，根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生单相接地故障，包括：在所述比值系数大于或等于所述预定阈值的情况下，确定所述配电网发生单相接地故障；在所述比值系数小于所述预定阈值的情况下，确定所述配电网未发生单相接地故障。
可选地，计算第一有功功率，包括：获取第一电阻值，所述第一电阻值为发生单相接地故障时产生的过渡电阻；根据所述等效对地导纳、所述第一输入电流、所述第一空载电压及所述第一电阻值，计算所述配电网的有功功率，得到所述第一有功功率。
可选地，在根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生单相接地故障之前，所述方法还包括：对所述配电网处于所述单相接地故障的状态进行模拟，得到所述比值系数的多个模拟值；根据多个所述模拟值确定所述预定阈值。
根据本申请的另一方面，提供了一种配电网单相接地故障的感知装置，所述配电网包括阻抗消除电路，所述阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，所述第一电压互感器的一次侧与所述第二电压互感器的一次侧电连接，所述装置包括：获取单元，用于在所述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取所述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；第一计算单元，用于根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；第二计算单元，用于计算所述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；第三计算单元，用于计算所述第二功率因数角与所述第一功率因数角的比值系数；确定单元，用于根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生单相接地故障。
根据本申请的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的方法。
根据本申请的又一方面，提供了一种配电网，包括：阻抗消除电路，一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的方法。
应用本申请的技术方案，在上述配电网单相接地故障的感知方法中，应用双电压互感器从原理上消除了互感器内阻抗以及配电网消谐电阻引起的故障感知误差，并且根据发生单相接地故障前后功率因数角的变化情况，通过计算配电网正常运行状态下的功率因数角与测量时的功率因数角的比值，对配电网是否发生单相接地故障进行判断，该方法解决了现有技术中单相接地故障感知方法感知不准确的问题。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施例中提供的一种执行配电网单相接地故障的感知方法的移动终端的硬件结构框图；
图2示出了根据本申请的实施例提供的一种配电网单相接地故障的感知方法的流程示意图；
图3示出了根据本申请的实施例提供的一种配电网单相接地故障的实时故障感知原理图；
图4示出了根据本申请的实施例提供的一种配电网单相接地故障的实时故障感知计算等效图；
图5示出了根据本申请的实施例提供的一种配电网单相接地故障的实时故障感知计算简化图；
图6示出了根据本申请的一种实施例提供的一种具体的配电网单相接地故障的感知方法的流程示意图；
图7示出了根据本申请的一种实施例提供的一种10kV中性点不接地配电网仿真图；
图8示出了根据本申请的一种实施例提供的一种10kV中性点不接地配电网注入电流I0的实时测量波形图；
图9示出了根据本申请的一种实施例提供的一种10kV中性点不接地配电网返回电压U0的实时测量波形图；
图10示出了根据本申请的一种实施例提供的一种10kV中性点不接地配电网功率因数角
Figure BDA0004202065730000041
和/>
Figure BDA0004202065730000042
的实时测量波形图；
图11示出了根据本申请的一种实施例提供的一种10kV中性点不接地配电网功率因数角比值k的实时测量波形图；
图12示出了根据本申请的一种实施例提供的一种10kV中性点不接地配电网不同过渡电阻Rf对应的功率因数角比值k的实时测量波形图；
图13示出了根据本申请的实施例提供的一种配电网单相接地故障的感知装置的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：
消谐电阻：保护电压互感器一次侧的阻尼器件，用来消除电网中的电压互感器谐振。由于其可以限制流过PT(电磁式电压互感器)的低频饱和电流，所以也可以防止PT高压熔丝频繁熔断。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中稳态特征法一般只对金属性接地故障有效，当配电网发生高阻接地故障时，因其过渡电阻大，导致故障电流等电气量变化不明显，主动法并没有考虑注入信号所使用的互感器内阻抗对单相接地故障的影响，为解决现有技术中单相接地故障感知方法感知不准确的问题，本申请的实施例提供了一种配电网单相接地故障的感知方法、感知装置、计算机可读存储介质和配电网。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种配电网单相接地故障的感知方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的设备信息的显示方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
在本实施例中提供了一种运行于移动终端、计算机终端或者类似的运算装置的配电网单相接地故障的感知方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图2是根据本申请实施例的配电网单相接地故障的感知方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S201，在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
具体地，图3为中性点不接地配电网单相接地故障电路图，如图3所示，本申请基于主动发，进行改进，将中性点与两个零序电压互感器一次侧连接，即上述第一电压互感器T1与上述第二电压互感器T2。两个电压互感器构成了阻抗消除电路，上述第一电压互感器的二次侧作为输入端，上述第二电压互感器的二次侧作为测量端，上述输入端用于输入特定频率的零序电流I0，上述测量端用于测量上述阻抗消除电路的输出的返回电压，上述特定频率设置为非工频并且非工频的整数倍，目的是避免I0注入后在配电网中产生的工频谐振或谐振分量影响配电网稳定运行。在中性点不接地配电网的电压互感器T1二次侧注入一个特定频率的零序电流I0，即为上述第一输入电流，I1为其一次侧转化出的零序电流；在系统的另外一个电压互感器T2的空载二次侧测量该特定频率返回的零序电压U0，即上述第一空载电压。
此外，如图3所示，EA、EB、EC为三相电源电动势，N为中性点；giA、giB、giC为线路i的三相对地电导，CiA、CiB、CiC为线路i的三相对地电容，i为线路编号，Rf为单相接地故障的过渡电阻，其为等效电阻，并非实际存在，中性点不接地配电网发生单相接地故障时，即相当于在故障点接入了一个等效电阻；Z0为电压互感器消谐电阻，其值通常可取20～50Ω，其作用是为了消耗谐振能量以抑制或消除铁磁谐振。
需要注意的是，直接基于图3进行相关计算，参数相对复杂，基于图3的电路图绘制中性点不接地配电网单相接地故障计算等效电路图，如图4所示，其中，gi＝giA+giB+giC，Ci＝CiA+CiB+CiC，I’0为I0转化到电压互感器T1一次侧的电流值；U’0为U0转化到电压互感器T2一次侧的电压值；Rx1和Lx1分别是电压互感器x(x＝T1,T2)一次侧的漏电阻和漏电感；R’x1和L’x1分别是电压互感器x二次侧归算到一次侧的漏电阻和漏电感；Zxm为电压互感器x的励磁阻抗。由于Zxm远大于电压互感器短路阻抗和线路对地阻抗，导致励磁电流几乎为零，励磁支路等效为开路。因此，在配电网功率测量过程中，可以不用考虑电压互感器励磁支路的影响。进一步对图4进行简化，得到图5，如图5所示，C0∑为配电网总的接地电容，C0∑＝C1+C2+…+Cn；g0∑为配电网总的对地电导，g0∑＝g1+g2+…+gn。由于励磁支路等效为开路，即I1＝I’0，可以有效地避免电压互感器内阻抗及消谐电阻的分流效应。
步骤S202，根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算上述配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
具体地，发生单相接地故障相当于在故障点接入电阻，从而会导致配电网的对地零序阻抗减小、等效对地导纳增大，使得系统总的有功功率发生变化，从而改变了系统总的功率因数角。因此可以通过对功率因数角的变化判断配电网是否发生单相接地故障。
步骤S203，计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
具体地，确定上述功率因数角的变化需要确定当前功率因数角以及配电网正常运行时的功率因数角，即上述第一功率因数角与上述第二功率因数角。
步骤S204，计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；
具体地，上述第一功率因数角与上述第二功率因数角比值反应故障前后功率因数角的变化趋势。
步骤S205，根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单相接地故障。
具体地，在配电网正常运行时，过渡电阻不存在，而发生单相接地故障后，会产生等效过渡电阻，即上述过渡电阻增大，根据过渡电阻与上述功率因数角的关系，可以推得在过渡电阻增大时，功率因数角会变小，所以当比值系数大于1时即可判断发生单相接地故障。
本实施例中，首先，在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；然后，根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算上述配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；之后，计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；之后，计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；最后，根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单相接地故障。该方法应用双电压互感器从原理上消除了互感器内阻抗以及配电网消谐电阻引起的故障感知误差，并且根据发生单相接地故障前后功率因数角的变化情况，通过计算配电网正常运行状态下的功率因数角与测量时的功率因数角的比值，对配电网是否发生单相接地故障进行判断，该方法解决了现有技术中单相接地故障感知方法感知不准确的问题。
为了得到上述第一功率因数角，在一种可选的实施方式中，上述步骤S202包括：
步骤S2021，根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算上述配电网的等效对地导纳；
具体地，配电网发生单相接地故障后，会随之增大，因此在计算功率因数角前需要计算等效对地导纳。
步骤S2022，根据上述等效对地导纳、上述第一输入电流及上述第一空载电压，计算第一有功功率和第一无功功率，上述第一有功功率为上述配电网发生单相接地故障的状态下的有功功率，上述第一无功功率为上述配电网发生单相接地故障的状态下的无功功率；
具体地，根据等效对地导纳，测试时的输入电流与对应的空载电压，可以得到当前整体配电网的复功率表达式，根据表达式可以确定上述配电网发生单相接地故障的状态下的有功功率与无功功率，上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000081
其中，f为注入电流的频率，P_after、Q_after分别为系统在故障后的有功、无功功率。
步骤S2023，根据上述第一有功功率与上述第一无功功率，计算得到上述第一功率因数角。
具体地，在确定配电网的有功功率与无功功率之后即可确定配电网在故障状态下的功率因数角表达式，进而计算功率因数角
Figure BDA0004202065730000082
上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000091
为了得到上述等效对地导纳，在一种可选的实施方式中，上述步骤S2021包括：
步骤S20211，获取第一变比与第二变比，上述第一变比为上述第一电压互感器的变比，上述第二变比为上述第二电压互感器的变比，上述变比为上述电压互感器一次侧与二次侧的电压比；
具体地，经过互感器之后，输入电流会发生变化，因此在计算一次侧的等效电流和等效电压前，需要确定对应互感器的变比，因此假定T1、T2的变比分别为n1、n2。
步骤S20212，根据上述第一变比与上述第一输入电流计算上述第一电压互感器的一次侧的等效电流，根据上述第二变比与上述第一空载电压计算上述第二电压互感器的一次侧的等效电压；
具体地，注入电流I0和其转化到一次侧的等效电流值I’0的关系式为：
Figure BDA0004202065730000092
T2的空载二次侧返回电压U0，U0和其转换到一次侧的等效电压值U’0的关系式为：U'0＝n2U0，由于测量端空载，可有效避免电压互感器内阻抗及消谐电阻的分压效应。根据上述表达式，以及输入电流和空载电压即可计算对应的一次侧等效电流和等效电压。
步骤S20213，根据上述等效电流与上述等效电压计算得到上述等效对地导纳。
具体地，确定一次侧等效电流和等效电压后，根据配电网等效对地导纳表达式，即可计算出上述等效对地导纳。上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000093
为了得到上述第二功率因数角，在一种可选的实施方式中，上述步骤S203包括：
步骤S2031，获取第二输入电流与第二空载电压，上述第二输入电流为上述配电网未发生单相接地故障的情况下的输入电流，上述第二空载电压为上述配电网未发生单相接地故障的情况下测量到的空载电压；
具体地，获取配电网正常运行状态下的输入电流与空载电压，即可根据公式计算出配电网正常运行状态下电压互感器的一次侧的等效电流与等效电压。
步骤S2032，根据上述等效对地导纳、上述第二输入电流及上述第二空载电压，计算第二有功功率与第二无功功率，上述第二有功功率为上述配电网未发生单相接地故障的情况下的有功功率，上述第二无功功率为上述配电网未发生单相接地故障的情况下的无功功率；
具体地，根据等效对地导纳，电压互感器一次侧的等效电流与等效电压，即可确定当配电网正常运行时的复功率表达式，根据表达式可以确定上述配电网正常运行状态下的有功功率与无功功率，上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000101
其中，P_before、Q_before分别为系统在故障前的有功、无功功率。
步骤S2033，根据上述第二有功功率与上述第二无功功率，计算得到上述第二功率因数角。
具体地，在确定配电网的有功功率与无功功率之后即可确定配电网在正常运行状态下的功率因数角表达式，进而计算功率因数角
Figure BDA0004202065730000102
上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000103
为了确定上述配电网是否发生单相接地故障，在一种可选的实施方式中，上述步骤S204包括：
步骤S2041，在上述比值系数大于或等于上述预定阈值的情况下，确定上述配电网发生单相接地故障；
具体地，理想状态下当比值系数大于1时即可判断发生单相接地故障，但是配电网在实际运行时存在许多干扰例如电容器投切、负载投切以及噪声干扰等，会对比值系数k造成影响，使k大于1，因此设定阈值，上述阈值大于1，在比值系数大于阈值的情况下，才判定配电网发生单相接地故障。
步骤S2042，在上述比值系数小于上述预定阈值的情况下，确定上述配电网未发生单相接地故障。
具体地，在理想状态下如果未发生单相接地故障时比值系数应该等于1，但是配电网在实际运行时存在许多干扰例如电容器投切、负载投切以及噪声干扰等，会对比值系数k造成影响，使k大于1，因此设定阈值，在比值系数下雨于阈值的情况下，即可判定配电网发生单相接地故障。
为了得到上述有功功率，在一种可选的实施方式中，上述步骤S2022，包括：
步骤S20221，获取第一电阻值，上述第一电阻值为发生单相接地故障时产生的过渡电阻；
具体地，本申请中在测试时默认配电网处于单相接地故障，因此在计算有功功率是要考虑过渡电阻的阻值。
步骤S20222，根据上述等效对地导纳、上述第一输入电流、上述第一空载电压及上述第一电阻值，计算上述配电网的有功功率，得到上述第一有功功率。
具体地，根据上述配电网发生单相接地故障情况下的复功率表达式可知，根据上述等效对地导纳、上述第一输入电流、上述第一空载电压及上述第一电阻值，可以计算上述配电网发生单相接地故障情况下的有功功率。
为了得到上述预定阈值，在一种可选的实施方式中，在上述步骤S204之前，上述方法还包括：
步骤S301，对上述配电网处于上述单相接地故障的状态进行模拟，得到上述比值系数的多个模拟值；
具体地，对上述配电网发生上述单相接地故障的状态进行多次模拟，确定配电网在实际运行时电容器投切、负载投切以及噪声干扰等干扰对比值系数的影响。
步骤S302，根据多个上述模拟值确定上述预定阈值。
具体地，在确定配电网在实际运行时电容器投切、负载投切以及噪声干扰等干扰对比值系数的影响后，确定比值系数的阈值α＝1.02。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例对本申请的配电网单相接地故障的感知方法的实现过程进行详细说明。
本实施例涉及一种具体的配电网单相接地故障的感知方法，如图6所示，包括如下步骤：
步骤S1：分别选取变比为n1，n2的电压互感器，注入侧电压互感器为T1，返回侧电压互感器为T2；
步骤S2：从变比为n1的电压互感器T1二次侧采用异频恒幅(非工频)小信号电流源注入特定频率为f的电流I0至配电网中性点，然后在另一端变比为n2的电压互感器T2空载二次侧实时监测该特定频率的返回电压U0；
步骤S3：设置功角比值阈值系数α＝1.02，根据配电网正常运行状态下的I0和U0根据公式计算等效功率因数角
Figure BDA0004202065730000122
/>
步骤S4：根据配电网此刻运行状态(可能是正常状态，也可能是故障状态)下的注入电流I0和的返回电压U0，计算功率因数角
Figure BDA0004202065730000123
结合正常运行状态下的功率因数角/>
Figure BDA0004202065730000124
计算出配电网的功率因数角比值k；
步骤S5：通过比值系数k与阈值系数α的比较，进行单相接地故障感知：若k≥α，则判定配电网发生单相接地故障，此时令
Figure BDA0004202065730000125
反之则判断配电网未发生单相接地故障。
在本申请的另一种实施例中在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建典型10kV中性点不接地配电网模型，对所提出的配电网单相接地故障感知方法进行验证，如图7所示。注入幅值为10A、初相角为0°的非工频电流信号，实时监测该频率下返回的电压信号。注入信号和返回信号的采样频率均为1kHz，两个电压互感器的变比n1、n2分别为100和10。仿真中性点不接地方式下单相接地故障感知的情况。4条配电馈线包括架空线路、电缆线路及电缆-架空混合线路等多种线路类型，线路参数如表1所示。
表1
Figure BDA0004202065730000121
假设单相接地故障发生在L2距离母线4km处，Rf＝2kΩ，故障相为B相。消谐电阻设置为30Ω。从配电网一侧的零序电压互感器开口三角侧注入幅值为10A、初相角为0°、频率为65Hz的电流信号，仿真时间为0.4s。当配电网在0.1s发生接地故障时，此时中性点不接地方式下的注入电流波形、返回电压波形、配电网功率因数角实时测量波形及功率因数角比值实时测量波形如图8、图9、图10和图11所示。
由图8可知，注入电流信号步骤故障的影响。0.1s发生故障后，由于配电网参数突变，返回电压幅值相比0.1s故障发生前的返回电压幅值变小，配电网的功率因数角明显减小，功率因数角比值增大。由仿真波形数据可得，中性点不接地配电网故障前的功率因数角
Figure BDA0004202065730000132
故障后的功率因数角/>
Figure BDA0004202065730000133
功角比k＝1.41，大于功率因数角比值阈值系数α，判断单相接地故障发生。
为验证消谐电阻和注入电流频率对本方法的影响，保持配电网其他参数不变，通过改变消谐电阻和注入电流频率大小，实时测量配电网功率因数角，相关仿真数据如表2所示。通过对下表数据进行有效分析，消谐电阻变化基本不会对配电网故障前后的功率因数角造成影响，随着注入电流频率的增加，故障后功率因数角对应显著增加，功角比略微下降，但均大于故障功角比值阈值系数。总之，本发法故障感知判据受消谐电阻和注入电流频率影响较小，可靠性高，可以对本算例中2kΩ的单相接地故障进行有效检测。
表2
Figure BDA0004202065730000131
为进一步考虑过渡电阻(特别时高阻)对故障感知判据的影响，保证配电网其他参数不变(消谐电阻为30Ω，注入电流频率为65Hz)，在不同线路设置不同位置和类型的单相接地故障，将过渡电阻取值范围设为1～20kΩ，相关仿真数据如表3所示。
表3
Figure BDA0004202065730000141
由于单相接地故障的发生位置并不会对配电网总的对地参数造成影响，所以故障位置的变化并不会改变配电网功率因数角的大小。由表3可知，对于中性点不接地，随着过渡电阻增加，故障前配电网功率因数角
Figure BDA0004202065730000142
不会发生变化，故障后功率因数角逐渐增大，导致功角比k同步减小，但其仍然大于阈值系数。不同过渡电阻情况下的配电网功角比k实时测量波形如图12所示，可见本方法单相接地故障的有效检测范围高达20kΩ。
本申请实施例还提供了一种配电网单相接地故障的感知装置，需要说明的是，本申请实施例的配电网单相接地故障的感知装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于配电网单相接地故障的感知方法。该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
以下对本申请实施例提供的配电网单相接地故障的感知装置进行介绍。
图13是根据本申请实施例的配电网单相接地故障的感知装置的示意图。如图13所示，该装置包括：
获取单元10，用于在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
具体地，图3为中性点不接地配电网单相接地故障电路图，如图3所示，本申请基于主动发，进行改进，将中性点与两个零序电压互感器一次侧连接，即上述第一电压互感器T1与上述第二电压互感器T2。两个电压互感器构成了阻抗消除电路，上述第一电压互感器的二次侧作为输入端，上述第二电压互感器的二次侧作为测量端，上述输入端用于输入特定频率的零序电流I0，上述测量端用于测量上述阻抗消除电路的输出的返回电压，上述特定频率设置为非工频并且非工频的整数倍，目的是避免I0注入后在配电网中产生的工频谐振或谐振分量影响配电网稳定运行。在中性点不接地配电网的电压互感器T1二次侧注入一个特定频率的零序电流I0，即为上述第一输入电流，I1为其一次侧转化出的零序电流；在系统的另外一个电压互感器T2的空载二次侧测量该特定频率返回的零序电压U0，即上述第一空载电压。
此外，如图3所示，EA、EB、EC为三相电源电动势，N为中性点；giA、giB、giC为线路i的三相对地电导，CiA、CiB、CiC为线路i的三相对地电容，i为线路编号，Rf为单相接地故障的过渡电阻，其为等效电阻，并非实际存在，中性点不接地配电网发生单相接地故障时，即相当于在故障点接入了一个等效电阻；Z0为电压互感器消谐电阻，其值通常可取20～50Ω，其作用是为了消耗谐振能量以抑制或消除铁磁谐振。
需要注意的是，直接基于图3进行相关计算，参数相对复杂，基于图3的电路图绘制中性点不接地配电网单相接地故障计算等效电路图，如图4所示，其中，gi＝giA+giB+giC，Ci＝CiA+CiB+CiC，I’0为I0转化到电压互感器T1一次侧的电流值；U’0为U0转化到电压互感器T2一次侧的电压值；Rx1和Lx1分别是电压互感器x(x＝T1,T2)一次侧的漏电阻和漏电感；R’x1和L’x1分别是电压互感器x二次侧归算到一次侧的漏电阻和漏电感；Zxm为电压互感器x的励磁阻抗。由于Zxm远大于电压互感器短路阻抗和线路对地阻抗，导致励磁电流几乎为零，励磁支路等效为开路。因此，在配电网功率测量过程中，可以不用考虑电压互感器励磁支路的影响。进一步对图4进行简化，得到图5，如图5所示，C0Σ为配电网总的接地电容，C0Σ＝C1+C2+…+Cn；g0Σ为配电网总的对地电导，g0Σ＝g1+g2+…+gn。由于励磁支路等效为开路，即I1＝I’0，可以有效地避免电压互感器内阻抗及消谐电阻的分流效应。
第一计算单元20，用于根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算上述配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
具体地，发生单相接地故障相当于在故障点接入电阻，从而会导致配电网的对地零序阻抗减小、等效对地导纳增大，使得系统总的有功功率发生变化，从而改变了系统总的功率因数角。因此可以通过对功率因数角的变化判断配电网是否发生单相接地故障。
第二计算单元30，用于计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
具体地，确定上述功率因数角的变化需要确定当前功率因数角以及配电网正常运行时的功率因数角，即上述第一功率因数角与上述第二功率因数角。
第三计算单元40，用于计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；
具体地，上述第一功率因数角与上述第二功率因数角比值反应故障前后功率因数角的变化趋势。
确定单元50，用于根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单相接地故障。
具体地，在配电网正常运行时，过渡电阻不存在，而发生单相接地故障后，会产生等效过渡电阻，即上述过渡电阻增大，根据过渡电阻与上述功率因数角的关系，可以推得在过渡电阻增大时，功率因数角会变小，所以当比值系数大于1时即可判断发生单相接地故障。
本实施例中，获取单元在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；第一计算单元根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；第二计算单元计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；第三计算单元计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；确定单元根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单相接地故障。该装置应用双电压互感器从原理上消除了互感器内阻抗以及配电网消谐电阻引起的故障感知误差，并且根据发生单相接地故障前后功率因数角的变化情况，通过计算配电网正常运行状态下的功率因数角与测量时的功率因数角的比值，对配电网是否发生单相接地故障进行判断，该方法解决了现有技术中单相接地故障感知装置感知不准确的问题。
为了得到上述第一功率因数角，在一种可选的实施方式中，上述第一计算单元包括：
第一计算模块，用于根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算上述配电网的等效对地导纳；
具体地，配电网发生单相接地故障后，会随之增大，因此在计算功率因数角前需要计算等效对地导纳。
第二计算模块，用于根据上述等效对地导纳、上述第一输入电流及上述第一空载电压，计算第一有功功率和第一无功功率，上述第一有功功率为上述配电网发生单相接地故障的状态下的有功功率，上述第一无功功率为上述配电网发生单相接地故障的状态下的无功功率；
具体地，根据等效对地导纳，测试时的输入电流与对应的空载电压，可以得到当前整体配电网的复功率表达式，根据表达式可以确定上述配电网发生单相接地故障的状态下的有功功率与无功功率，上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000171
其中，f为注入电流的频率，P_after、Q_after分别为系统在故障后的有功、无功功率。
第三计算模块，用于根据上述第一有功功率与上述第一无功功率，计算得到上述第一功率因数角。
具体地，在确定配电网的有功功率与无功功率之后即可确定配电网在故障状态下的功率因数角表达式，进而计算功率因数角
Figure BDA0004202065730000172
上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000173
为了得到上述等效对地导纳，在一种可选的实施方式中，上述第一计算模块包括：
第一获取子模块，用于获取第一变比与第二变比，上述第一变比为上述第一电压互感器的变比，上述第二变比为上述第二电压互感器的变比，上述变比为上述电压互感器一次侧与二次侧的电压比；
具体地，经过互感器之后，输入电流会发生变化，因此在计算一次侧的等效电流和等效电压前，需要确定对应互感器的变比，因此假定T1、T2的变比分别为n1、n2。
第一计算子模块，用于根据上述第一变比与上述第一输入电流计算上述第一电压互感器的一次侧的等效电流，根据上述第二变比与上述第一空载电压计算上述第二电压互感器的一次侧的等效电压；
具体地，注入电流I0和其转化到一次侧的等效电流值I’0的关系式为：
Figure BDA0004202065730000174
T2的空载二次侧返回电压U0，U0和其转换到一次侧的等效电压值U’0的关系式为：U'0＝n2U0，由于测量端空载，可有效避免电压互感器内阻抗及消谐电阻的分压效应。根据上述表达式，以及输入电流和空载电压即可计算对应的一次侧等效电流和等效电压。
第二计算子模块，用于根据上述等效电流与上述等效电压计算得到上述等效对地导纳。
具体地，确定一次侧等效电流和等效电压后，根据配电网等效对地导纳表达式，即可计算出上述等效对地导纳。上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000181
为了得到上述第二功率因数角，在一种可选的实施方式中，上述第二计算单元包括：
获取模块，用于获取第二输入电流与第二空载电压，上述第二输入电流为上述配电网未发生单相接地故障的情况下的输入电流，上述第二空载电压为上述配电网未发生单相接地故障的情况下测量到的空载电压；
具体地，获取配电网正常运行状态下的输入电流与空载电压，即可根据公式计算出配电网正常运行状态下电压互感器的一次侧的等效电流与等效电压。
第三计算模块，用于根据上述等效对地导纳、上述第二输入电流及上述第二空载电压，计算第二有功功率与第二无功功率，上述第二有功功率为上述配电网未发生单相接地故障的情况下的有功功率，上述第二无功功率为上述配电网未发生单相接地故障的情况下的无功功率；
具体地，根据等效对地导纳，电压互感器一次侧的等效电流与等效电压，即可确定当配电网正常运行时的复功率表达式，根据表达式可以确定上述配电网正常运行状态下的有功功率与无功功率，上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000182
其中，P_before、Q_before分别为系统在故障前的有功、无功功率。
第四计算模块，用于根据上述第二有功功率与上述第二无功功率，计算得到上述第二功率因数角。
具体地，在确定配电网的有功功率与无功功率之后即可确定配电网在正常运行状态下的功率因数角表达式，进而计算功率因数角
Figure BDA0004202065730000192
上述表达式如下：
Figure BDA0004202065730000191
为了确定上述配电网是否发生单相接地故障，在一种可选的实施方式中，上述确定单元包括：
第一确定模块，用于在上述比值系数大于或等于上述预定阈值的情况下，确定上述配电网发生单相接地故障；
具体地，理想状态下当比值系数大于1时即可判断发生单相接地故障，但是配电网在实际运行时存在许多干扰例如电容器投切、负载投切以及噪声干扰等，会对比值系数k造成影响，使k大于1，因此设定阈值，上述阈值大于1，在比值系数大于阈值的情况下，才判定配电网发生单相接地故障。
第二确定模块，用于在上述比值系数小于上述预定阈值的情况下，确定上述配电网未发生单相接地故障。
具体地，在理想状态下如果未发生单相接地故障时比值系数应该等于1，但是配电网在实际运行时存在许多干扰例如电容器投切、负载投切以及噪声干扰等，会对比值系数k造成影响，使k大于1，因此设定阈值，在比值系数下雨于阈值的情况下，即可判定配电网发生单相接地故障。
为了得到上述有功功率，在一种可选的实施方式中，上述第二计算模块，包括：
第二获取子模块，用于获取第一电阻值，上述第一电阻值为发生单相接地故障时产生的过渡电阻；
具体地，本申请中在测试时默认配电网处于单相接地故障，因此在计算有功功率是要考虑过渡电阻的阻值。
第三计算子模块，用于根据上述等效对地导纳、上述第一输入电流、上述第一空载电压及上述第一电阻值，计算上述配电网的有功功率，得到上述第一有功功率。
具体地，根据上述配电网发生单相接地故障情况下的复功率表达式可知，根据上述等效对地导纳、上述第一输入电流、上述第一空载电压及上述第一电阻值，可以计算上述配电网发生单相接地故障情况下的有功功率。
为了得到上述预定阈值，在一种可选的实施方式中，上述装置还包括：
模拟单元，用于对上述配电网处于上述单相接地故障的状态进行模拟，得到上述比值系数的多个模拟值；
具体地，对上述配电网发生上述单相接地故障的状态进行多次模拟，确定配电网在实际运行时电容器投切、负载投切以及噪声干扰等干扰对比值系数的影响。
第四计算单元，用于根据多个上述模拟值确定上述预定阈值。
具体地，在确定配电网在实际运行时电容器投切、负载投切以及噪声干扰等干扰对比值系数的影响后，确定比值系数的阈值α＝1.02。
上述配电网单相接地故障的感知装置包括处理器和存储器，上述获取单元、第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元和确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来提高配电网单相接地故障的感知精确度。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述配电网单相接地故障的感知方法。
具体地，配电网单相接地故障的感知方法包括：
步骤S201，在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
步骤S202，根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
步骤S203，计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
步骤S204，计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；
步骤S205，根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单项接地故障。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述配电网单相接地故障的感知方法。
具体地，配电网单相接地故障的感知方法包括：
步骤S201，在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
步骤S202，根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
步骤S203，计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
步骤S204，计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；
步骤S205，根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单项接地故障。
本发明实施例提供了一种配电网，配电网包括阻抗消除电路，处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
步骤S201，在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
步骤S202，根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
步骤S203，计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
步骤S204，计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；
步骤S205，根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单项接地故障。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
步骤S201，在上述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取上述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
步骤S202，根据上述第一输入电流及上述第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
步骤S203，计算上述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
步骤S204，计算上述第二功率因数角与上述第一功率因数角的比值系数；
步骤S205，根据上述比值系数与预定阈值比较结果，确定上述配电网是否发生单项接地故障。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的配电网单相接地故障的感知方法中，应用双电压互感器从原理上消除了互感器内阻抗以及配电网消谐电阻引起的故障感知误差，并且根据发生单相接地故障前后功率因数角的变化情况，通过计算配电网正常运行状态下的功率因数角与测量时的功率因数角的比值，对配电网是否发生单相接地故障进行判断，该方法解决了现有技术中单相接地故障感知方法感知不准确的问题。
2)、本申请的配电网单相接地故障的感知装置中，应用双电压互感器从原理上消除了互感器内阻抗以及配电网消谐电阻引起的故障感知误差，并且根据发生单相接地故障前后功率因数角的变化情况，通过计算配电网正常运行状态下的功率因数角与测量时的功率因数角的比值，对配电网是否发生单相接地故障进行判断，该方法解决了现有技术中单相接地故障感知装置感知不准确的问题。
以上上述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网单相接地故障的感知方法，其特征在于，所述配电网包括阻抗消除电路，所述阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，所述第一电压互感器的一次侧与所述第二电压互感器的一次侧电连接，所述方法包括：
在所述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取所述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
计算所述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
计算所述第二功率因数角与所述第一功率因数角的比值系数；
根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生所述单相接地故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算配电网的功率因数角，得到第一功率因数角，包括：
根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的等效对地导纳；
根据所述等效对地导纳、所述第一输入电流及所述第一空载电压，计算第一有功功率和第一无功功率，所述第一有功功率为所述配电网发生单相接地故障的状态下的有功功率，所述第一无功功率为所述配电网发生单相接地故障的状态下的无功功率；
根据所述第一有功功率与所述第一无功功率，计算得到所述第一功率因数角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的等效对地导纳，包括：
获取第一变比与第二变比，所述第一变比为所述第一电压互感器的变比，所述第二变比为所述第二电压互感器的变比，所述变比为所述电压互感器一次侧与二次侧的电压比；
根据所述第一变比与所述第一输入电流计算所述第一电压互感器的一次侧的等效电流，根据所述第二变比与所述第一空载电压计算所述第二电压互感器的一次侧的等效电压；
根据所述等效电流与所述等效电压计算得到所述等效对地导纳。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角，包括：
获取第二输入电流与第二空载电压，所述第二输入电流为所述配电网未发生单相接地故障的情况下的输入电流，所述第二空载电压为所述配电网未发生单相接地故障的情况下测量到的空载电压；
根据所述等效对地导纳、所述第二输入电流及所述第二空载电压，计算第二有功功率与第二无功功率，所述第二有功功率为所述配电网未发生单相接地故障的情况下的有功功率，所述第二无功功率为所述配电网未发生单相接地故障的情况下的无功功率；
根据所述第二有功功率与所述第二无功功率，计算得到所述第二功率因数角。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生单相接地故障，包括：
在所述比值系数大于或等于所述预定阈值的情况下，确定所述配电网发生单相接地故障；
在所述比值系数小于所述预定阈值的情况下，确定所述配电网未发生单相接地故障。
6.根据权利要求2所述的方法，计算第一有功功率，包括：
获取第一电阻值，所述第一电阻值为发生单相接地故障时产生的过渡电阻；
根据所述等效对地导纳、所述第一输入电流、所述第一空载电压及所述第一电阻值，计算所述配电网的有功功率，得到所述第一有功功率。
7.根据权利要求1所述的方法，在根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生单相接地故障之前，所述方法还包括：
对所述配电网处于所述单相接地故障的状态进行模拟，得到所述比值系数的多个模拟值；
根据多个所述模拟值确定所述预定阈值。
8.一种配电网单相接地故障的感知装置，其特征在于，所述配电网包括阻抗消除电路，所述阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，所述第一电压互感器的一次侧与所述第二电压互感器的一次侧电连接，所述装置包括：
获取单元，用于在所述第一电压互感器的二次侧输入预定频率的第一输入电流的情况下，获取所述第二电压互感器的二次侧的第一空载电压；
第一计算单元，用于根据所述第一输入电流及所述第一空载电压计算所述配电网的功率因数角，得到第一功率因数角；
第二计算单元，用于计算所述配电网未发生单相接地故障的情况下的功率因数角，得到第二功率因数角；
第三计算单元，用于计算所述第二功率因数角与所述第一功率因数角的比值系数；
确定单元，用于根据所述比值系数与预定阈值比较结果，确定所述配电网是否发生所述单相接地故障。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种配电网，其特征在于，包括：阻抗消除电路，一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述阻抗消除电路包括第一电压互感器与第二电压互感器，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116679193A (zh) * 2023-07-28 2023-09-01 同方泰德国际科技(北京)有限公司 电路故障检测方法及控制电路
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