摘要：随着现代科学技术的不断革新，人们对于供电要求逐渐提高，新型电力设备在继电保护中得到广泛应用。因此电力系统谐波对继电保护的影响越来越受到人们的关注。掌握谐波是如何产生、如何影响继电保护，从而对电力系统谐波进行有效的监控，能够根据电力系统实际运行状况，强化继电保护理论研究，增强现场试验效果。最终对电力系统中谐波影响继电保护提出相应的应对措施。电力系统继电保护是电力系统的保护伞，谐波对继电保护的影响间接影响电力系统的安全性。因此，电力部门要对电力系统谐波进行全面认识，减少其对继电保护的影响。本文浅析电力系统谐波对继电保护的影响并提出相应解决措施。
关键词：电力系统谐波；继电保护；应对措施
引言
电力系统谐波是电力系统的一种污染因素，对电力系统的安全稳定运行有非常严重的危害。谐波会降低电压正弦波的质量，并影响电网的正常运行。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。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并提出行之有效的解决措施具有重要意义。
1电力系统谐波
电力系统谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，而基波频率的整数倍就是其频率，一般基波的频率会低于谐波的频率，所以又叫高次谐波。电力系统会受到谐波的影响，使得其电压正弦波质量降低，并影响电网的正常运作。电子设备和电力电子设备的推广应用，增加了变频调速设备、工业电炉和电气机车等非线性负荷，电力系统中的谐波也就越来越多。而高次谐波的产生会增加维修工作量和电网损耗，容易产生干扰使保护和自动装置误动，计量器件也也会产生误差，干扰无线电通讯系统，最终缩短电气设备的寿命。通常电气化铁路、非线性负荷、风电、光伏发电、汽车充电站等设备中经常会产生谐波，而电气化铁路是一个特殊的电力系统用户，其负荷具有非线性、不对称性和波动性的特点。在风电场中产生谐波产生是因为输入的风力发电能量具有不确定性，而且有大量的整流和逆变设备，所以就会出现谐波。通过光伏组件，太阳能就会转化为直流电力，并由直流监测配电汇集到并网型逆变器中，转化成电网同频率同相位的正弦波电流，而这一逆变过程就会增大谐波污染。在充电机装置中，在模拟充电机上运用Matlab 进行谐波仿真计算，就会发现实测电流中有 3 次谐波，这与负荷不对称有关，它会使得中性点偏移，并与中性点对地形成回路，最后就产生了 3 次谐波电流。电力系统的谐波源主要是可控硅的整流设备，但是其实际运行情况比较差，换流电抗和换相角不等于零，平波电抗器的感抗不会趋近无穷大，所以输出直流就会有脉动，使得三相交流系统不具有对称性，此时就会产生谐波。
2继电保护作用
电力系统中变压器等设备发生故障时将自启动继电保护装置，尽管故障将会导致设备出现短暂的不稳定。但继电保护将能够消除电力系统中谐波，之后再开启闭合，保证电力系统继续稳定供电。因此继电保护装置将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离不开继电保护装置。
3电力系统谐波对继电保护的影响
3.1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是微分比相器和积分比相器的比较，而在电气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。
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3.2整流继电器
谐波的产生将会使整流继电器运行出现较多的交流量组合，不同组合在进行整流的同时，在输入交流量之后会对电流信号动作进行判断。这样继电器的动作也要在不同凸凹点上产生谐波分量。谐波动作特性效果将会越来越明显。电气量中形成的整流回路，在阻抗效果上会突出谐波分量，保证这种动作特性，根据不规则封闭曲线在发生接地短路故障的时候能够更好地突出谐波分量。整流中继电保护装置出现的拒动情况，也会通过电流回路产生的谐波分量进行交流输出，使继电器动作更为连贯，避免出现破损的情况。继电器在设计的时候，要充分的考虑到谐波的影响。
3.3电磁型机电设备
在电力系统运行的过程中需要将谐波定值误差控制在 10% 以下，这样继电保护装置会根据谐波量进行电流或者电压的调整。在静态下产生的谐波将会得到控制。同时谐波造成的拒动现象也会使继电保护装置运行，消除继电器中谐波对电压的影响。电压在继电器中设定的数值能够得到控制，同时引发的电压器变动也会使谐波含量出现影响。谐波分量会通过继电器产生的误差进行断路调整。
3.4感应型机电设备
感应型继电保护装置具有动作速度缓慢、惯性相对较大的动作部分，此时谐波转矩的作用机会被削弱，产生的影响可以忽略不计。继电器中圆盘或者圆筒在磁场作用下产生的电流，受到另一个磁场的作用而产生电磁转矩，圆盘或圆筒在电磁转矩的作用下发生旋转。实际中如果将频率为50~200Hz输入到电力系统中，那么会严重的影响继电器的灵敏度，主要原因是继电保护设备的磁盘在畸变电流中谐波分量的作用下有附加转矩产生，并且等于电流中的谐波分量、基波分量等的转矩总和。所以，误动和拒动现象就有可能出现在继电保护装置中，并且谐波分量的有效值或者同次频率之间的相位差决定引发后果的大小。
4应对谐波造成影响的解决措施
近年来，谐波问题受到了越来越广泛的关注，针对这个问题的解决措施也得到了进一步研究。主要有以下三个方面：第一，严格按照专业的谐波标准综合考虑各个谐波源并进行详细分析。在这个基础之上再对谐波主要来源进行控制，比如滤波装置等的应用就对减少污染具有十分重要的作用。第二，建立一个监测系统对电力系统中的谐波进行监视和分析，便于更好地对谐波进行掌控。第三，针对一些严重受到谐波影响的继电保护设备更要将强监视和检查，并且适当应用相应技术提高继电器的性能，使其能够更好地抵抗谐波干扰。除去以上这些具体措施外，还应多加研究和分析，采用先进技术更好地解决谐波问题，保障电力系统的运行安全。
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，且对其安全稳定运行要求越来越高。但是在电力系统运行中经常会出现谐波，影响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，要认识到电力系统谐波对继电保护的负面影响，在这样的基础上采取有效的对策来降低其对继电保护的干扰，为电力系统安全稳定的运行提供保障。同时也要采取有效的措施保证电力系统继电保护的正常运行，减少电力系统中的谐波，为电力系统的安全稳定运行和经济社会的发展提供保障。
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论文作者:梁倩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
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