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摘要：随着新型电力设备的广泛运用，给电力系统增加了大量的非线性负荷，电力系统长期在负荷作用下运行会产生谐波，电力系统谐波会影响电力传输，导致电力受损、质量下降。尤其是高压电力输送，电力系统谐波的负作用更加大，设备长期在不稳定的工作环境下运行，设备损毁严重，寿命下降。因此在电力系统的施工过程中，要重视电力谐波的影响，电力人员需要重视，提高继电保护功能，尽量消除谐波以免其影响电力系统功能性。本文就针对电力系统谐波对继电保护的影响进行了分析。
关键词：电力系统；谐波；继电保护；影响
经济的发展带动了电子技术发展，很多工业企业将可控硅整流装置与换流逆变设备应用其中，致使电力系统波形发生畸变，从而衍生出谐波，严重影响电力系统安全运行，特别是对电力设备危害较大，降低了电能质量。为减少谐波对电力系统的破坏，促使电力系统继电保护装置能够安全稳定运行，研究谐波所带来的负面影响，以便有针对性的采取措施加以解决。
一、谐波概述
谐波（HW）最早出现与声学领域，后来才被引入到电力领域。它是存在于电力系统中的病毒，谐波的出现严重干扰了电力系统的运行，更会影响到继电保护体系，总之，谐波的出现对电力系统继电保护有很大威胁。从国际电工定义中可以得知，它属于周期性电气量正弦波分量，它的频率是基波的整数倍。对于发生畸变波形的研究以傅里叶变换最有代表性。在傅里叶变换中，对于其周期电流的畸变与电压波形展开以后可以得到以下公式：
其中：IK和VK所代表的是第h次是谐波电流的有效值，而θk和φk代表的是第h次是谐波电流的相位，wo代表是基波角频率，K所表示是的最高次谐波阶数。
二、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。
三、导致电力系统谐波产生的主要原因
尽管谐波的产生会威胁到继电保护的安全运行，但谐波也不是在所有电力系统中都存在，主要存在于电气化铁路与汽车充电站设备中。首先，对于电气化铁路来说，它与其他设备并不相同，其负荷带有非线性、不对称性，其波动较大，尤其是在机车运行过程中，非线性特征尤为显著，更会将谐波带入到电力系统中，从而产生大量谐波，同时，由于机车长期处于开停结合的状态下，这样也会产生有功冲击，导致电力系统发生电压波动，严重的还会出现闪变。其次，导致谐波产生的因素中还在于可控硅整流设备的应用，这种设备应用以后实质作用并不大，不仅会影响平波电抗器原有作用，还会使输出电流出现波动，各个交流系统也不能对称，从而产生谐波。
四、电力系统谐波对继电保护的影响
4.1对电磁型继电器的影响
通常情况下，如果谐波含量低于40%，其整定值误差就会在10%以下，但因继电保护装置需要依靠电流与基波电压实现整定，所以，也就导致其在分静态作用下容易受到谐波影响。一旦出现谐波，就会引起电流继电器保护发生拒动，如果继电器受谐波畸变影响，相对应的基波整定值也将比动作值小很多，这样就会引发过电压其发生拒动，从而导致误动作。若在期间运用空载变压器，就会出现谐波励磁同流的情况，也会发生误动作，严重的还会出现跳闸。
4.2对感应型继电器的影响
如果将感应型继电器放置在磁场中，那么其中的圆筒便会受感应电流影响，感应电流也会与设备另一磁场发生作用，引起电磁转矩，圆筒也将随之变动，继电器能够变动的部分有很大惯性，速度却很缓慢，即便有谐波转矩，其所带来的影响也很小，这与畸变电流有一定关系。再加上，谐波电流分量中存在正负两种转矩，继电器也会因此发生误动作。受到谐波影响的继电器，会将促使零点数目上升，导致继电器实际工作时间远远低于规定时间（如图1所示），伴随着完整波的增多，继电器也会发生很多错误，因此，在设计中一定要在重视这一内容。
4.3对整流型继电器的影响
整流型继电器就是将交流领融合在一起，其主要目的是实现整流目标，同时也有些是对一个交流量进行整流。接受多整流的电压信号或动作，很容易影响继电器动作性质。如将两个电气量应用到电流回路中就可以为谐波分量提供依据，其动作特征也将以不规则的封闭曲线呈现出来，并在曲线中有很多点，如果输电线路发生了短路情况，电流中所含有的谐波也将增多，引起保护装置发拒动，通过研究得知，主要与电流回路中产生谐波分量有关，不仅会促使环形整流分量增大，还会影响继电器动作。因此，在设计继电器的过程中，一定要重视谐波所带来的不良影响。
4.4对静态型继电器的影响
对于静态型继电器来说，它属于静态保护中最重要的内容，其中的无机械运动是最主要的电气器构件，它可以减少谐波所带来的不良影响，因此，静态保护就成为现代人最关注的重点。通常情况下静态型继电器保护中存在两种交流电量，在比较阶段就需要运用比相器。如在研究相差保护的过程中，如果发生短路情况，将很容易引起直流分量，并伴随着高次谐波，这样也就导致继电保护装置发生误动作，容易产生危险。
五、减少谐波威胁的措施
为减少谐波对电力系统继电保护的威胁，可以从以下几方面入手：第一，监控与分析谐波，建立健全电网谐波监控系统，随时了解谐波情况。第二，应用滤波器，这也是减少谐波威胁的有效措施，它可以抑制谐波的产生，通过无功补偿的方式减少谐波含量，更对弱化电网阻抗有重要作用。第三，将高功率因数整流设备应用到电力系统中，通过改造减少谐波影响，这样不仅不会产生谐波，还会将电流和电压控制在相同位置，但这种方法只能被应用到设备设计中，从而减少谐波所带来的不良影响。
结语
综上所述，电子系统谐波对继电保护产生的负面影响是比较大的，相关部门及技术人员应予以高度重视并致力于采取措施解决这个问题。在电力系统未来的发展中，谐波问题将会成为一个比较明显的障碍，只有不断与时俱进，加强对这个问题的研究并发展相关技术措施，重点关注受谐波影响较大的继电保护设备，才能促使电力系统的发展更加安全。
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]李大军.浅析电力系统谐波对继电保护产生的影响及防范措施[J].机电信息，2012（33）：18-19.
作者简介：
第一作者：杨强（1989.9-），男，重庆市合川区人，重庆大学电气工程与自动化学士，助理工程师，单位：国网重庆电力公司合川区供电公司，研究方向：继电保护、输配电
第二作者：雷永洪（1980.5-），男，重庆合川人，重庆电力职工大学供用电管理专业，助理工程师，单位：国网重庆市电力公司合川区分公司，研究方向：继电保护
论文作者:杨强,雷永洪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/19
标签：谐波论文; 电力系统论文; 继电器论文; 继电保护论文; 合川论文; 电流论文; 发生论文; 《电力设备》2018年第4期论文;