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摘要：随着经济和电力行业的快速发展，在电力系统中谐波有非常严重的危害，是电力系统的一种污染因素。而电子设备的大力推广使得非线性负荷影响着电力系统的正常运行，电力系统谐波问题日益严重。谐波会降低电压正弦波的质量，并影响电网的正常运作。因此，必须要运用多种措施来降低电力系统谐波带来的负面影响，把握电力系统谐波对继电保护的影响和重要意义。
关键词：电力系统谐波；继电保护；影响
引言
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。
1谐波形成原因
1.1配电系统产生谐波
在配电系统中主要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁芯的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流0．5%。这一现象难以避免，而且会因为其饱和程度的加深，形成更大的谐波，造成电力系统极度不稳定。
1.2非线性载荷产生谐波
在电力系统中，由于大量的正弦波用电设备接入到电网中，而且其相应的环流设备也需要进行正弦波的转换，这些设备会形成较多的谐波电流，并流入到电网系统中，最终影响了电网的稳定性。这不是谐波的根源，但会加剧谐波，而且随着经济的发展，这一现象有加剧的趋势，对其进行控制是重要的谐波治理方法，也是当前形势要求必须具备的方法。
2谐波治理方法
2.1谐波去噪分析
相比于单独使用WT，该方法每次去噪时只针对一个高频分量，因此能够将去噪频率范围限制在较高区间内，一定程度上防止过度去噪的发生。该算法通过对小波变换得到的系数进行过滤从而实现去噪。仿真表明，EEMD几乎无法分离出噪声分量。基于小波的阈值去噪也无法得到有效结果，甚至于，在信噪比较高时，会出现过度检测的现象，去噪后信号严重失真。因此如何在信噪比较高的情况下（噪声含量十分微弱），对信号进行去噪，仍是一个有待研究的问题。
2.2现代谱估计方法
为了改善经典谱估计方法性能差、分辨率低的问题，研究人员主要针对参数模型和子空间分解两个方面进行研究，提出了具有频率分辨率高、适应性强、正弦检测能力强的现代谱估计方法，此方法在电力系统谐波检测和简谐波检测中得到了广泛的应用。参数模型谱估计方法在电力系统谐波检测和间谐波检测中得到了大力的推广，主要采用的算法包括自回归（Auto-RegressiveSpectralEstima-for，AR）模型谱估计、滑动平均（MovingAverage，MA）模型谱估计、自回归滑动平均（Auto-RegressiveMovingAverage，ARMA）模型谱估计和普罗尼（prony）算法。虽然现代谱估计方法具有较高的精度和频谱分辨率，但其基于大型矩阵运算实现，算法复杂，计算量过大，降低了现场检测的实时性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此如何简化现代谱估计算法、保障检测算法高效运行成为未来研究的重点。
2.3基于小波变换的谐波测量
傅里叶变换对于稳态信号的谐波测量具有较好的效果，但对于非稳态信号的测量还有一定的局限性，鉴于此，小波变换分析方法应运而生。小波变换分析方法可以针对被测量信号不同的部位采用不同尺度的分析方法，从而得到最佳的时域或频域分析结果。小波变换的谐波测量方法避免了傅里叶变换在时域和频域的局部性问题，可以方便地检测出电网中脉动谐波或迅速变化谐波的含量，为时域非稳态谐波的测量提供的一种新的解决方法。小波变换用于谐波测量时存在窗口能量分散、频率混叠现象等无法避免的问题，特别目前小波基的选取方法缺乏系统性和规范性，想找到窗口能量集中且无频率混叠的最佳小波基非常困难，所以小波变化虽然在非稳态谐波的测量具有一定优势，但其在稳态谐波测量并不比傅里叶变换优秀，目前仍不具备完全代替傅里叶变换的应用条件。
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。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静态机电设备
在电力系统中静态机电设备的运用比较广，因为静态继电器对于降低谐波的影响有一定的作用。静态保护装置包括固态继电器和静态继电器，两个交流电量的相位比较比较是微分比相器和积分比相器的比较，而在电器设备运行中谐波会对比相器的正常运行产生影响。因此，在比较两个电量时，如果其中一个具有谐波分量的条件就会切割方波，但是因为电压达不到预期电压值，电压就难以翻转。而两个交流带电已经转化成方波，在微分电路上形成脉冲，如果此时系统受到谐波的影响，微分脉冲就会增加。在增加交流电的情况下，就容易出现保护装置误动作，使得静态机电设备受到影响。
结语
随着我国经济的发展，人们对电力的需求量在逐渐增加，并提出了更高的要求。但是在电力系统运行中经常会出现谐波，影响着继电保护的正常运行，也降低了电压正弦波的质量，严重制约了电网的正常运作。因此，在电力系统实际运行中，谐波电流对电力系统的稳定性影响较大，要结合当地的运行环境，采取合理的方式进行消除。除了运用上述的技术外，还要注意优化电网的运行环境。其中，保持三相电压的平衡就是最主要的措施，它能够增加电力系统对谐波的承受能力，也有助于提高消除系统的工作效率。
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论文作者:谭畅,郝变果,尹旭星
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/27
标签：谐波论文; 电力系统论文; 电网论文; 方法论文; 转矩论文; 小波论文; 分量论文; 《防护工程》2018年第29期论文;