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摘要：随着电力系统的迅速发展，并且各种电气设备不断地更新与完善，但是，随之而来的是电力系统谐波对继电保护的影响也日益的严重，因此，电力系统谐波在继电保护中产生的影响需要引起足够的重视。本文对电力系统谐波对继电保护的影响进行了探讨，以供大家学习交流。
关键词：电力系统；谐波；继电保护
引言：谐波对继电保护的影响很大，如何更好地减小谐波对继电保护的干扰，继而维持电力系统的稳定、可靠运行是继电保护工作者的一项值得研究的课题。
1谐波的内涵
根据通俗定义，谐波指的是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍，通常情况下，谐波的频率往往高于基波，因此，又被成为高次谐波。谐波对电力系统产生很大的影响，不仅使得电压正弦波的质量降低，而且还对电网的正常运作产生一定的影响。随着电子设备的广泛应用，电力电子设备的推广应用，变频调速设备、工业电炉以及电气机车等非线性负荷的增加，使得电力系统的谐波问题也越来越严重。
2 电力系统谐波对继电保护的影响
谐波的出现会对整个的电网质量以及电力设备和弱电系统的正常运行造成一定的干扰，对继电保护的影响更是不容忽视，具体体现为：
2.1 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。
2.2 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，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。
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2.3 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[3]。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。
2.4 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。
3 电力系统谐波对继电保护影响的控制对策
3.1 有效限制振荡电压是关键
用于消除电力系统谐波以降低其对继电保护不利影响的控制措施有很多，但各有利弊，概括的讲，尽量限制系统中的振荡电压尤为关键，而这一目的的实现也有诸多途径。
如防止互感器中的中性点接地，或使其经消弧线圈后再接地；选用的电压互感器要性能可靠，尽量为电容式或电磁式；尽量增大电网的对此电容等，以此避免系统谐波参数与系统容抗和互感器的感抗性能相匹配，进而经限制振荡电压而降低谐波对继电保护的影响，其中加设消谐装置或阻尼电阻的方法效果显著[2]。具体而言，通过将消谐装置设置于互感器开口位置的三角绕组处，可借助瞬间断续作用触发双向可控硅，此时在零序电阻的有效作用下增大系统零序电压和回路阻尼，进而释放谐波振能量；若此时将阻值为零的电阻也设置在三角绕组一端，便会进一步提高消谐装置的应用效果，且实践证明，该装置简单可靠、经济有效，不仅有效解决了多频电流谐波振这一难题，还可经正确分辨谐波频率及时发现、消除谐波，也不会影响继电保护和自动化设备的正常运行，故适用于自动化变电站。
3.2 优化继电保护系统部署
从优化继电保护装置和系统着手也不失为一种有效途径，因此建议在设计或选择继电保护装置时，必须将系统谐波影响纳入考虑范畴，尽量不使用易受谐波影响的电气元件或工作原理，如弱电继电器、过零点检测、比相器等；针对变压器差动保护，可基于二次谐波改善继电器的抗干扰能力，但考虑到存在感抗与容抗，则要确保固有频率与高频率带保持一定的安全距离，以此消除谐振过电压对继电器的影响；若为高频保护，建议将半波比相设置为全波比相和正、负均比相，也可以为其加设谐波闭锁，以此确保高频装置正常使用[3]；同时加大对继电保护装置灵敏度、选择性、速动性等性能的检验和评价，以便于及时发现缺陷并有效补救，进而提高继电保护系统对谐波的抵御水平。
3.3 重视谐波波形畸变检测
由于影响继电器性能指标的多为输入电流或电压的波形畸变，故加强对其的检测力度十分必要。对此我们既可以充分利用三次谐波中的电势分析，构建一个相对完善的定子接地保护系统，以此防止因基波零序电压处的元件未经有效保护而出现死区，进而引发谐波波形畸变；也可以通过重点检测谐波中的非对称点以及时消除谐波影响，具体可借助AD卡获取相应的电流数据，然后经傅立叶变换得到谐波参数，并在计算机数据处理系统的作用下输出处理结果，但因谐波现场测试和电抗计算较为复杂，且适用于固定负载，故必须严格遵循运行标准，分析所有的相关参数，以此提高谐波分析的可靠性，进而为谐波影响的消除提供有力依据。
3.4 加强电力系统谐波防护
切实做好系统谐波防护工作也有助于降低谐波对继电保护的不利影响，如针对可生成谐波的设备，应在设计环节为其电源增设功率因数调节装置，以便在根本上缓解谐波污染；为避免电力设备之间出现相互干扰，可结合安装谐波治理和补偿装置，一来促进设备稳定运行，改善系统功率因数，二来降低谐波影响，减少电能损失；也可以充分发挥滤波器的功能优势，如借助有源滤波器生成与谐波大小相等、方向相反的谐波电流，以此消除谐波干扰；再如借助无源滤波器的特殊构造形成低阻抗回路，以此吸收与其频率相匹配的谐波，进而弱化谐波；但在实际运用中两者均有一定的局限性，故要立足实际予以合理选择；此外，采用符合要求的增量型元件，也有助于缓解稳态谐波、负序等对电力系统的影响。
4 结束语
总之，为了更好地促进电力系统继电保护的运行，需要采取各种有利的措施，以减少谐波对继电保护的负面影响，从而更好地促进电力系统的稳定运行，保证经济社会的更好发展。
参考文献：
[1]谢鹏.电力系统中谐波对继电保护的影响[J].企业科技与发展,2011(21).
[2]梁铁兵.浅谈谐波对继电保护的影响及抑制措施[J].科技创业家,2011(12).
[3]张玥.谐波对继电保护的影响及谐波的计算[J].科技传播,2012(05).
论文作者:刘勇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/12
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