电力系统谐波对继电保护的影响分析

电力系统谐波对继电保护的影响分析

苏磊

国家电投集团河南电力有限公司开封发电分公司 河南省开封市 475000

摘要：电力需求是当代人生活的必要需求。然而稳定性则是电力系统运行过程中的极为重要的要求。电力系统是相当的复杂，既要满足人们的日常生活又要在使用过程对对电能进行保护和控制，最大程度降低损耗。但是，在电路系统中，因其复杂性和附件的功能作用，有时候电力系统在一定程度上会受到不同程度的危害，所以为了保证安全，必须受到控制，同时起到保护作用。基于此，本文对电力系统谐波对继电保护的影响进行深入分析，以供参考。

关键词：电力系统谐波;继电保护;影响分析

引言

电力谐波广泛存在于电力电网中，谐波干扰备受关注。通常所说的谐波，指的是工频基波的整数倍谐波。而非整数倍谐波也广泛存在于电力系统中，如电力互感器铁心饱和引起的铁磁谐振、大功率电力电子器件带来的谐波污染等。这类谐波含量的高低直接会影响受端设备的稳定运行，增加滤波采样装置的设计难度，对系统的稳控运行带来挑战。

1电力系统中继电保护的作用

1.1继电保护的概念

对于继电保护来说，它是对电力系统中所发生的故障以及异常情况等现象进行检测的过程，并且出一定的预警信号，将故障与电力系统进行有效的分离。在电力系统的运行过程中，继电保护装置是其中必不可少的元件，当电力系统发生一定的故障后，可能会在短时间内造成电流增大、电压降低的情况，并且电流与电压之间的相位角也会产生一定的改变，测量阻抗显著减小，而继电保护就是通过对电力故障时各个电气量之间的有效变化，从而构成不同的保护结构，达到快速保护的目的。

1.2继电保护在电力系统中的作用

对于继电保护来说，它可以在故障发生的短时间内，立即将故障元件进行有效的切除，并且减轻这个过程中对故障元件造成的损耗，保证电力系统中的其他设施可以保证正常运行，继电保护具有一定的自动性和快速性，它可以在第一时间内做出有效的反应，并且是对电器元件的一种监控，可以在多个方向上保证它的运行状态，并且避免由于外界干扰对电力系统造成的影响。另一方面来说，电力系统中的继电保护装置可以与其他装置进行有效的配合，并且在条件允许的情况下，提高电力系统运行的可靠性，当电网发生严重性破坏时，将保护设备快速脱离电网，发出警报信号，降低财产的浪费，实现电力系统的自动化和远程化发展，促进工业生产自动控制的变化。

2谐波对继电保护装置的影响

2.1对电磁型继电器的影响

从所查资料分析我们可以得知，谐波的含量不超过40％时候，它的整定误差小于10%，在电力系统中，谐波的设定是根据基波电流或者基波电压整定的，所以在非静止状态下的谐波毕然会对继电保护装置产生一定的影响。在电力系统中，谐波的存在毕然会对继电保护装置产生保护拒动。一旦在继电保护装置上的谐波存在基变电压，基波整定值比电压型继电保护装置动作值要低很多，这就造成继电保护装置出现延误，可能会导致继电保护装置误动，从而导致无法正常运行，特别是空载变压器投切时候，很容易引起跳闸行为。

2.2对感应型继电保护装置的影响。

在圆盘磁场的作用下，感应性继电保护装置肯定会产生感应电流，而感应电流在空间其他磁场的作用下，先出电磁转矩，进而促进圆盘转动。感性性继电保护装置动作较慢，可以活动的部分惯性较大，所以谐波对此影响相对较小。基于科学分析，可以了解到，受基变电流产生的谐波分量会在继电保护装置的磁盘上产生附加转矩，所以继电保护装置的触发时间可能会随此影响而产生一定的改变，对于3～5次谐波分量产生的转矩对此产生的影响更大。

2.3对整流型继电保护装置的影响

在电力网中，正弦波是理想波形，这是毋庸置疑的，造成谐波出现的原因就是装置的单向导电作用，接线方式以及系统参数等等原因之下产生的。此波的出现对于电力系统是相当的不利，对继电保护装置也造成一定程度的伤害，对继电保护工作也产生不同程度的影响，其中高次谐波是非常重要的因素，当谐波电压较高的时候，继电保护装备在一定程度上就会出现误动等一系列情况，增加系统的误差，从而增加困难性。在高而负序系统中的高次谐波电流会对负序电流产生不同的影响，从而引发误动现象，甚至会破坏联动装置，导致工作无法进行。

3在继电保护装置中应对谐波的方法

3.1对谐波振荡过电压的形成的限制

正对此问题我们可以从以下着手，首先是在零序回路中增加阻尼，减少谐波的产生和扩大，再者是从途径来解决问题，增大电力系统的容抗和互感器的感抗，这样不会造成谐波震荡参数，也可以从设计思路来解决问题：（1）通过在互感口加设阻尼电阻以此来减少谐波干扰，或者加消除谐波装置。（2）增加电力系统的对地电容，增加地容抗这样也可以很大一部分抵挡谐波影响。（3）在互感器高压侧中性点使用大电容接地。（4）在电力系统的中性点使用消弧线圈接地。综上来看，在设计和思路上，我们可以多点出发，在考虑电力系统的可靠性，稳定性等方面，我们也可以从限制谐波产生，或者从设计途径来解决问题，以此来达到良好效果。

3.2加入滤波器的应用

在电力系统中，有效控制谐波产生还有个最有效的办法就是加入滤波器，这样不但可以抑制产生，还可以抑制蔓延。电容、电感和电阻组成的滤波电路称为滤波器，它的作用在于，它可以把电路中的特定频率以及线路进行有效的整合，从而对谐波进行到限制蔓延的作用，以达到消除工作。从现在来看，此阶段，有一种滤波器能达到良好的效果，那就是数字滤波器，它与模滤波器相作用，在电力系统中，它将运行路线当作为一个变量，对外界输入信号进行整合处理，从而实现频谱修改的作用，以致达到良好的应用效果。

3.3无源谐波的治理

无源谐波的治理过程主要是将电抗器与电容器串联到一起，并且形成一定的回路，在这个回路上，它的谐振频率需要设定到不同的振动点上，从而达到滤除多次谐波的目的，在电力系统的运行过程中，这种工作的方法造价成本是非常低的，而且操作简单，市场需求非常大，许多高次谐波采用的都是这种治理方式，但是在无源谐波的治理过程中，它的滤波效果并不是很突出，不能得到有效的消除，还会存在与系统谐振的可能，需要有关人员从综合方面进行考虑和选择。

3.4有源谐波的治理

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上，对治理方式的有效改进，它的滤波效果相对来说比较完善，在额定功率的范围内，由电力电子元件构成一个共同的回路，并且在这种情况下，产生一个系统的共同频率，它的应用范围比较广，包括计算机控制系统以及供电系统等多个领域上，尤其是对于一些大型电力系统中产生的谐波来说，它的消除效果是非常好的，不会受到电子元件的影响，但是由于成本较高，对于一些用户来说，并不是特别受欢迎和重视。

结束语

总而言之，在现阶段，电力系统更加复杂，在此基础上电力系统也带来了很大影响，这样电力系统的稳定性和可靠性需要更加得到保证，再这样的前提下，更需要消除谐波电力系统的影响，只有这样才能使得电力系统才能正常运行，对于继电保护装置，还要能够正确的区分电路的运行状态，以此来避免外界的干扰，保证电力系统的稳定运行，这样才是电力发展的主要趋势。

参考文献

［1］韩旭，李新珂．永磁直驱风力发电机变流系统的谐波的措施继电保护［J］．电子世界，2019(16):197-198．

［2］段少卿．全并联AT供电牵引网继电保护方案研究［D］．石家庄铁道大学，2019．

［3］张兆云，林璞，王星华．交直流混合配电网继电保护研究综述［J］．电力系统保护与控制，2019，47(05):179-187．