摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的继电保护措施也有了很大的提高。新型电力设备在电力系统中的应用造成非线性负荷的增加，电力系统在负荷压力下的运行会产生大量的谐波，谐波将会对电力系统的运行产生较为严重的影响。直接导致电力质量下降。特别是在高压电力输送中，电力系统谐波破坏性更强。谐波会使电力系统运行出现异常，电力设备损坏严重，寿命和性能下降。谐波导致的不同程度电力系统事故，需要电力人员特别地对待，强化继电保护功能。找到消除谐波的方式成为电力系统完善的重点。
关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响
电力系统谐波是一个周期电气量中频率为基波频率的整数倍的正弦波分量，也是衡量电网电能质量的重要标准。谐波问题降低了微电网的电能质量和供电可靠性，影响了微电网的安全、稳定运行。因此，谐波对于电力系统的危害不容忽视，谐波的检测与抑制技术一直是电力系统中的研究热点。研究准确的微电网谐波检测方法，对设计高效、实时的谐波抑制及补偿装置，实现微电网谐波的综合治理，具有重要的意义。本文提出，将谐波从数值信号计算至幅值、相角等数值的过程，划分为两个阶段，即：以分析信号为主，对原始信号进行降噪，以获得较精确信号的谐波信号分析阶段；以及旨在改进检测方法，以获得较高精度的谐波参数为目的的谐波信号检测阶段。
1电力系统谐波
电力系统谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，而基波频率的整数倍就是其频率，一般基波的频率会低于谐波的频率，所以又叫高次谐波。电力系统会受到谐波的影响，使得其电压正弦波质量降低，并影响电网的正常运作。电子设备和电力电子设备的推广应用，增加了变频调速设备、工业电炉和电气机车等非线性负荷，电力系统中的谐波也就越来越多。而高次谐波的产生会增加维修工作量和电网损耗，容易产生干扰使保护和自动装置误动，计量器件也也会产生误差，干扰无线电通讯系统，最终缩短电气设备的寿命。通常电气化铁路、非线性负荷、风电、光伏发电、汽车充电站等设备中经常会产生谐波，而电气化铁路是一个特殊的电力系统用户，其负荷具有非线性、不对称性和波动性的特点。在机车运行中非线性特征明显，此时电力系统中就会出现大量的谐波电流，并成为最大的谐波源，3-13次的奇次谐波电压中的含有率会出现不同程度的超标，而且电力机车开停频繁，就会增大有功冲击，使得出现电力系统电压波动和闪变。在风电场中产生谐波产生是因为输入的风力发电能量具有不确定性，而且有大量的整流和逆变设备，所以就会出现谐波。通过光伏组件，太阳能就会转化为直流电力，并由直流监测配电汇集到并网型逆变器中，转化成电网同频率同相位的正弦波电流，而这一逆变过程就会增大谐波污染。在充电机装置中，在模拟充电机上运用Matlab进行谐波仿真计算，就会发现实测电流中有3次谐波，这与负荷不对称有关，它会使得中性点偏移，并与中性点对地形成回路，最后就产生了3次谐波电流。电力系统的谐波源主要是可控硅的整流设备，但是其实际运行情况比较差，换流电抗和换相角不等于零，平波电抗器的感抗不会趋近无穷大，所以输出直流就会有脉动，使得三相交流系统不具有对称性，此时就会产生谐波。
2继电保护作用
电力系统中变压器等发生故障的时候需要自动开启继电保护装置，但是故障将会导致系统设备出现短暂的问题。继电保护能够消除电力系统中谐波，之后在开启闭合，并且保证电力系统继续供电。继电保护装置将会使电力系统更加安全稳定的运行。电力系统安全稳定的运行需要继电保护装置发挥作用。
3电力系统谐波对继电保护的影响
3.1感应型机电设备
在感应型继电保护装置中，其动作速度慢、惯性大，这样就削弱了谐波的影响，使得谐波转矩的作用变小，对感应型机电设备的影响小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是如果因为磁场作用继电器圆盘或圆筒中产生了电流，而另一个磁场的作用产生了电磁转矩，此时在电磁转矩的影响下圆盘或圆筒就会发生旋转。如果此时输入一定频率，在畸变电流谐波分量的影响下继电设备中的磁盘会出现附加转矩，当转矩与电流谐波分量和基波分量等转矩的和相等时，继电器的灵敏度就会降低。而且谐波分量包括整数和负数，继电保护装置中就可能出现误动或拒动的情形。如果电力系统出现了谐波，三相谐波不相等也不对称，负序滤波器就会加大谐波输出，放大裂相回路对谐波的作用，增加整流出的直流脉动，出现保护误启动。
3.2插值计算的傅利叶变换
离散化谐波信号除了频谱能量泄漏之外，还存在栅栏效应。栅栏效应指出，在信号离散化的过程中，采样点大量略过极值点等有效信息，从而使得傅利叶变换结果不够准确。从根源上看，提高仪器采样频率是一种合理的方案，实际工程中，更多将傅利叶变换结果通过插值的方式进行处理。应用较多的插值算法有单谱线、双谱线、三谱线插值算法，其中单谱线插值算法易受到频谱泄漏和噪声干扰的影响，双谱线和三谱线插值算法通过引入频点附近的更多谱线并适当的加权平均，有效降低了泄漏和噪声影响，精度明显提高，获得广泛应用，但算法运算量也有所增大。因此如何快速进行谱线计算和分析，也是目前的研究热点。
3.3静态继电器
静态保护下的继电器会进行无机械运行。继电保护装置能够有效的将谐波进行分离去除。交流电路在微分比相器的应用上受到谐波分量的影响。同时根据比相器在正负极周性相比，相同的电量会导致不同的谐波分量。利用方波将电压进行控制，再触发器上造成拒动保护。电力系统中消除谐波的方法有很多。要限制震荡电压的产生。根据谐波参数，改善电网对互感器的感抗效果。采用零序回路的方法对谐波进行限制。电网对地电容效果也会在中性不接地的情况下制定限制条件。在中性点处经过消弧线圈处接地；在互感器高压侧中性点经电阻接地或者经大电容接地。在互感器上设置谐波消除装置，并且要阻断触发器电压双向控制，这样保证电压互感器能够在瞬间完成谐波消除。同时在双向控制中谐振回路阻尼将会根据自身的零序电阻调整进行谐波振动的释放。外接阻尼电阻为零的时候，不能够影响到继电器的运行，同时要时刻关注谐波分量的产生。继电保护装置能够多元化进行谐波的控制解决。并且不会影响到电力系统的正常运行。及时的检测谐波，消除谐波影响，对于提升电力系统运行效果具有重要的影响。
3.4整流继电器
谐波的产生将会使整流继电器运行出现较多的交流量组合，不同组合在进行整流的同时，在输入交流量之后会将电流信号动作进行判断。这样继电器的动作也要在不同凸凹点上产生谐波分量。谐波动作特性效果将会越来越明显。电气量中形成的整流回路，在阻抗效果上会突出谐波分量，保证这种动作特性，根据不规则封闭曲线在发生接地短路故障的时候能够更好地突出谐波分量。整流中继电保护装置出现的拒动情况，也会通过电流回路产生的谐波分量进行交流输出，使继电器动作更为连贯，避免出现破损的情况。继电器在设计的时候，要充分的考虑到谐波的影响。
结语
电力系统谐波对继电保护工作的开展具有重大的影响，谐波的应用受到更多的关注。同时在谐波的应用上应该安装相应的滤波装置，这样能够改善控制效果，降低谐波对电网的污染影响。同时对谐波进行有效的监控，将会更好地统计谐波水平。电力系统谐波对继电保护的影响要增强监控水平，提升抗干扰效果。
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论文作者:唐永胜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
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