摘要：近年来，随着新型电气设备在电力行业的应用，非线性负载已经广泛应用于人们的生产生活和企业发展中。因此，电网系统的谐波也不断增加，对电网系统的影响越来越大。然而，随着继电保护设备在电网系统中的应用，当系统发生故障时，故障可以迅速消除，系统始终处于稳定运行状态。本文主要关注谐波对继电保护的影响，并提出相应的对策，以供参考。
关键词：电力系统谐波；继电保护；影响与应对措施
引言
电网需用到各种电力设备装置，谐波是人们当前最为关注的问题。电力系统如果出现了谐波，将直接影响继电保护的运行状态，安全自动装置也不能照常使用，电力系统将失去原有的稳定性，甚至可能存在各种安全隐患。众所周知，谐波容易造成污染问题，因此必须采取应对措施，这样才能使电力系统呈现出稳定的运行状态。
1电力系统谐波和继电保护概述
所谓谐波主要是指频率为电流基波整数倍的电量。经过非正弦周期傅里叶级数分解后，基波频率电流也会产生较大的电量。例如，在高压DC输电过程中，一旦电路系统发生短路故障，电力系统就会受到谐波的影响，从而进一步损坏电力设备，在很大程度上缩短绝缘设备的使用寿命。一旦继电保护设备或相关装置失灵，将影响整个电力系统的安全，最终导致严重的电力事故。因此，在电力系统运行中，必须严格按照继电保护和自动装置的原理控制谐波对电力系统的影响，以保证电力系统的稳定运行。
2电力系统谐波对继电保护的影响
2.1谐波可影响距离保护，以及整流继电设备
电力系统难免出现问题，包括谐波电流也很常见，这样容易导致阻抗值不符合基波阻抗值。谐波分量最常出现在电流中，必须立即滤波处理，否则继电设备容易出现误操作。经相关部门调查，发现电力系统只有5%的谐波量时，谐波并不会影响到继电保护设备。然而，实践却事与愿违，大部分电力系统都大于了5%的谐波含量。这样一来，谐波将影响继电保护。与此同时，谐波也会对整流继电设备造成不同程度的影响，谐波如果出现在电力系统电流中，三相谐波不会一直保持对称，负序滤波设备也可能出现谐波。对于裂相回路来说，谐波可以被放大，直流脉动同样如此，致使继电保护在操作过程中出现失误。
2.2谐波对继电器与自动装置产生的影响
对电力系统而言，继电设备一旦出现基波整定或谐波，继电设备很容易被启动。然而，谐波电压只要进入了继电设备，正误差最可能出现，此时低压继电设备很容易出现失误。想要快速启动电磁继电设备的话，一定不能出现很大的定值误差。谐波只要不超过10%的含量，很容易影响到继电设备，且其影响力相当大。值得注意一点，谐波超过一定含量，且次谐波逐渐衰减时，一旦电磁继电设备发生误操作，电力系统将无法正常运行。谐波是故障录波设备不能正常启动的主要因素，它可影响频率仪的最终测试值，降低其准确度，同时还可导致设备合闸出现极大的误差角。
2.3谐波会影响负序量元件，包括微机线路等
通常，电网的继电保护装置更多以负序电流增量为主，其组成部分包括两个:一个是线路保护，另一个为变压设备保护。电力系统可由不同的方式组成，谐波干扰是一个重要问题，在滤波器的作用下，将出现电流以及电压。保护回路出现了谐波，很难正确操作保护设备，甚至导致操作失误。微机线路可经常看到保护设备，它包含了不同的启动元件，最常见的有负序以及突变量。这些元件都可当作门槛电压量，也可称其为电流量，甚至是启动量。经大量实践证实，谐波可影响这些启动量，这样就很难准确判断出保护回路、逻辑回路等，由此导致误操作的发生。
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3谐波对继电保护造成影响的有效应对措施
3.1慎重选择继电保护装置，以防谐波对其产生影响
了解继电器的运用原理，包括相应的电气元件，最常见的有比相判断，还有过零点检测等。为了使变压器实现差动保护，可采用二次谐波，饱和变流器应用最多，它可以保护继电器。当然，容抗或是感抗也经常出现在二次系统中，由此便有了谐振的出现。由此可见，系统固有频率必须与频率带相距较远，只有谐振不再出现过电压，继电器才能变得更加可靠。继电保护主要包含两种滤波器，其一为软件滤波器;其二是硬件滤波器，其中有源滤波器最为常见，还有一种无源滤波器。它们主要用于处理滤波，以防谐波造成严重干扰，具体可采用以下方法:对于有源滤波器来说，它还有一个别称(主动式滤波器)，它产生的谐波电流，方向与谐波相反，但大小是相等的，这样便可将系统的谐波彻底消除。这种滤波器的应用领域相当广，只是需花费较高的成本。无源滤波器的另一称呼:被动式滤波器，它主要是将电容器串联在滤波电抗器当中，一旦出现谐波频率，便可形成低阻抗回路，这样就能吸收这种频率所发出的谐波，使系统谐波下降。无源滤波器一般用于补偿电容器，只是无源滤波器不能广泛使用，但对于阶次比较单一的谐波，它可以完成滤除。因此，应用滤波器过程中，必须从实际情况出发，选择合适的滤波器。
3.2防止谐波产生振荡电压
为了减少谐波对电力系统继电保护设备的影响，可以对谐波本身进行改造，以防止谐波产生振荡电压，获得合理的控制。工作应从以下两个关键点进行。首先，考虑谐波匹配振动参数的因素，通过改变电力系统的抗电容或谐振装置的电感来降低谐波匹配参数。第二，增加阻尼以防止谐波振荡电压的出现。在实际运行中，通过在电力系统中合理应用接地电容和谐振装置，并在电气谐振装置的三角形组合处设置功率阻尼，改善了电压互感系统。同时需要注意的是，电阻上的谐振装置的中性点不能接地，在电气谐振装置上应增加一些滑动谐波装置或部件，这些部件应位于变压器的三角形绕组上，以使电气谐振装置与双向晶闸管相接触，实现短路连接时电压瞬间中断的效果。另外，通过增加电力系统的回路值来改变谐波振荡电压的现象，通过阻尼电阻和电力变压器消除谐波可以解决电力系统中的多频谐波振荡电压问题。因此，在电力系统的实际运行中，消除装置安装在变压器的三角形部分，不仅能有效解决多频谐振现象，而且非常有利于电力系统与斜向振动接地的区分。
3.3对谐波波形的改变有效抑制
在电力系统的输电和供电运行期间，继电保护装置可用于抑制谐波改变状态。该方法的原理是利用继电保护装置本身的灵活性和快速性来选择性地进行相当大的评估。为了抑制电力系统中谐波的变化，需要考虑以下两个方面。
(1)详细了解谐波指标。例如，电压、电流和电量的实际波形失真。在此基础上，定子接地系统以三次谐波的形式构成，进一步防止基波检测疏忽造成的谐波波形失真。
(2)在充分利用变压器设备相关差动保护的同时，使用高次谐波流中的二次谐波。在充分利用变压器设备保护的基础上，差动继电器由二次谐波驱动，降低了继电保护设备误操作的概率，避免了机电设备涌流误操作造成的损坏。同时，使用增量元件可以适当地避免和改善负序谐波和稳态谐波的影响。
结语
在电力系统向用户供电的过程中，谐波会对自动保护系统和继电保护装置产生很大影响，经常会导致系统误操作或拒动。因此，在实际运行中，有必要深入分析谐波对继电保护的影响，找出误操作和误操作的具体原因，同时制定有效的对策和完善的措施，尽快解决问题，使继电保护系统能够正常运行，保证整个区域电网的供电稳定。
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论文作者:刘霄扬,王玥,侯可,柳鑫,王莉,王泾良
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
标签：谐波论文; 电力系统论文; 滤波器论文; 设备论文; 继电保护论文; 继电论文; 谐振论文; 《电力设备》2018年第32期论文;