摘要：本文通过对电力系统谐波对继电保护的应影响分析，提出了相应防范措施。
关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响
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。
1电力谐波和继电保护相关论述
1.1电力系统谐波的定义和性能
谐波一般是指周期性电量在正弦方向上的一个分量。谐波的频率是基波的频率的整数倍，所以说非基频率整数上的分量就可以称为谐波。谐波的频率不同，其性能和影响也存在较大的差异。当非线性负载连接到电力系统时，电压或电流的变化会产生频率更高的谐波，谐波的频率越高对电力系统产生的影响也是越大。谐波对电力系统的安全运行有着非常重要的负面作用，控制和减少谐波的产生是电力企业必需要面对和解决的问题。
1.2继电保护应用分析
当变压器和其他电气设备发生故障时，电力系统需要自动接通继电保护器断开供电回路。但故障也将导致其他的系统设备在短时间内无法正常运行，影响整个电力系统的工作。应用继电保护装置则可以消除电力系统中的谐波，继而及时自动重启设备，保证电力系统的快速恢复，保证电力系统的运行更安全、更稳定。
2电力系统谐波对继电保护的影响
2.1谐波对电磁继电保护器的影响
电力系统正常运行谐波修正的误差应控制在10%以内。继电保护的装置根据谐波大小自动调节系统的电流或电压，并控制和消除在静态状态下产生的谐波。同时，谐波的反作用过大也将导致继电保护装置产生保护动作。要消除谐波对继电保护电压的影响，就要合理的标定继电保护器的基准电压，减小因系统故障引起的电压波动造成的谐波。
2.2谐波对感应继电保护器的影响
谐波将造成电力电网电磁场发生变化，电力系统将在继电保护器中产生感应电流。在感应电流与电磁场相互的作用下，就会形成电磁转矩，继而影响到继电保护器动作。在这种状态下感应继电保护器就具有很大的惯性，降低了运行效果。谐波转矩对电力系统的运行有一定的影响。谐波电流的异变将对磁板的不同部分产生较大的转矩，随着电流频率的不断变化，感应继电保护器的灵敏度逐渐降低。由不同谐波分量引起的转矩也有不同的表现，谐波分量越大转矩越大，而有时恰好相反，谐波分量越大转矩越则越小。通常，谐波分量的大小与谐波之间的相位差的也会引发感应继电保护器的故障。
2.3谐波对整流继电保护器的影响
谐波的出现将造成整流器继电保护器的运行也出现更多的通信组合。谐波作用在整流器上，它将会通过不同的组合来确定电流信号的影响。这样，继电保护器的动作也必须在同一周期的不同凸点和凹点位置产生不同的谐波分量，导致了谐波量的累积，其作用和影响也将越来越明显。在整流电路中产生的结果是更加突出阻抗效应中的谐波分量，并确保整流操作的基本特性。当发生接地故障时，可以根据形成的不规则闭合曲线更好地区分谐波分量。整流器中的继电保护装置的拒绝也要通过对电流电路产生的谐波分量的转换成输出信号，致使产生相应动作反应，避免继电保护器损坏，达到更稳定的保护作用。在设计继电保护器时，应充分考虑谐波的影响。
2.4谐波对静态继电保护器的影响
电力系统谐波的限制和消除方法很多：第一种是限制冲击电压，然后根据谐波参数提高变压器网络的电压互感器的效果。第二种是利用零序电路来限制谐波，中性点不直接接地，而是通过消弧线圈接地，这样能保证接地电容的影响最小。第三种是在双向控制回路中，谐振回路的阻率要根据其零序电阻大小来调节。当外部的阻尼电阻为零时，不会影响继电保护器的动作，但要时刻注意谐波分量的产生。第四是继电保护装置尽可能的实现多样化，更好地控制谐波，以保证谐波不会影响电力系统的正常运行。
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3电力系统谐波的应对策略
3.1谐波抑制措施
目前，在谐波处理上通常采用两种方法：一是采取措施减少电力电子设备自身产生的谐波；二是增设滤波装置滤除电网中的谐波。对于第一种方法，一般采用的是多脉动整流方法，是按一定的规律将两个或多个（通常为偶数个）变流器进行组合，通过移相变压器对电网电压进行移相，使得各个整流桥输入电压存在一定的相位差，从而获得整流负载电流之间的相位差，不同相位差的整流负载电流在电网侧的叠加，可以使某些次谐波相互削弱或抵消，从而实现电网侧电流的正弦化矫正。对于谐波抑制的第二种方法，在工程中装设的滤波装置包括无源滤波器和有源滤波器，无源滤波器价格相对低廉，采用电容C和电感L元件组成滤波电路，在谐振频率下合成阻抗为零，迫使该次谐波电流流向滤波支路，不能传播到电网造成危害，但是其滤波效果有限；有源滤波器在工程应用时要备有谐波发生源和大功率晶闸管元器件，还要配有跟踪控制和脉宽调制系统，其滤波效能优越，但成本稍高。
3.2增强继保设施的方法
3.2.1提高继电器可靠性
提高继电器的可靠性能有效抵制谐波的危害。提高继电器的可靠性，首先就要保障继电器不受或者少受谐波的影响。装配继电保护时，要充分分析比相判断，进行过零点检测，并选取弱电继电器以及元件安装。同时，还可以通过二次谐波的方式产生能够强化继电器保护作用的饱和变流器，从而提高继电器的可靠性。值得注意的是，有容抗和感抗存在的二次谐波系统容易产生谐振，为了消除由谐振引发的过电压等危害，可使系统中的固有频率与较高含量的频率带保持安全距离。通过以上方法，均可提高继电器的可靠性，减少谐波危害。
3.2.2增加功率因数调节装置
在产生谐波的设备的电源上装置功率因数的调节装置，可以从根源上有效减少谐波的产生，从而抑制谐波危害。该有效抵消谐波的方法也提示相关部门，在设备的研发制造时就根据企业特点充分考虑谐波问题，尽量避免谐波的产生，从源头上有效减少谐波对电网的污染，而不是污染后再治理。
3.2.3提高谐波分析能力
对谐波的治理，需要依靠精准的谐波分析手段。实际生产中，可利用傅立叶变换得到综合完整的谐波数据，经过数据处理后得出分析结果，指导谐波治理。考虑到电抗器的计算和现场谐波测试比较复杂，且只能应用于固定负载，在实际分析过程中应遵照实际的运行标准，全面分析数据，并及时补偿功率因数，从而减少谐波的影响。
3.2.4增强计算机保护
在完善继电保护装置的同时，技术人员还应增强对计算机的保护，具体措施如下：1）技术人员可通过中间变换器，将系统导入的电压和电流转换成有着较强适应性的数值后进入电力回路，随后借由滤波器对电流中携带的谐波量进行削减，并通过模数转换设备实现模与数的相互转换。最后，还应采取措施对数字的运算处理结果实施保护，把相关数据转换成数字并运算后将结果适时传出。2）技术人员在数字运算工作之外，还应充分利用计算机系统中的数字信号处理设施。具体而言就是在利用转换器实现接受的模拟信号向数字信号的转变后，还应运用处理手段对数字形式的信号再次处理，并将最终结果还原为模拟信号，从而实现模拟信号具体的时间量化工作。需注意的是所采用的数字信号应使用二进制的有限位码。
结语
谐波对电力系统继电保护有很大危害，严重影响电力系统的安全运行，限制电力系统应有作用的发挥，给电力企业和用电用户都或带来很大影响。因此，需要根据实际情况采取措施加以解决。
参考文献：
[1]杨蜀.电力系统谐波对继电保护的影响分析及应对措施[J].机电信息，2013（21）：24-25.
[2]孔海波，石庆喜，冯德品.电力系统谐波对继电保护的影响探究[J].山东工业技术，2015（20）：182-183.
作者简介：
侯晓东，1988.03.24—，男，四川宣汉，汉，研究生，电力工程工程师：继电保护。
论文作者:侯晓东
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/28
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