諧波對繼電保護的影響及諧波的計算

張 玥

南京市供電公司，江蘇南京 210015

1 諧波對電力系統繼電保護的影響

1.1 次諧波的產生和危害

1.1.1 諧波定義和生成

諧波是一個周期電量的正弦波分量，其頻率通常是基波部分的頻率整數倍。這部分的諧波功率更大的范圍基本頻率組件的非正弦電源周期的傅里葉分解。諧波頻率是一個整數倍數的基本的頻率，我們也常常稱為諧波。

1.1.2 諧波的危害

諧波污染對電力系統安全、 穩定和經濟運行構成潛在的威脅，對周圍的電子環境影響大。具體的危害如下所示：

電源供應的影響。對電容器諧波的影響。統計數據顯示，約70%在電容器的諧波故障出現。研究顯示有礦物油浸漬絕緣電容器電壓畸變的兩年增加一倍的介質損耗因數的 5%的條件下運行。在諧波函數中，電源線損壞，但也大大改善。高次諧波產生旋轉磁場產生的渦流旋轉電機鐵損耗增加，同步電機過熱阻尼線圈或感應電動機定子、 轉子生成額外的銅損。此外，引起振動轉矩的諧波電流，電機轉速變化定期。失真造成的電壓、 電機和變壓器絕緣壽命會縮短。

繼電保護和自動裝置的影響。諧波的影響，從而導致的主變壓器和總線復雜壓過流保護復合電壓鎖定的元素開始被誤。也造成跳閘事故發電機負序電流保護故障。錄像機故障的故障，影響實際故障記錄。由諧波電磁和靜電誘導，通信干擾。諧波干擾強度取決于距離的諧波電壓、 電流、 頻率和輸電線路和通信線路和幀長度的大小。

電力計量和文書中的角色常用的說明。研究表明高次諧波和負頻率誤差感應式電能，廣泛使用的電路的諧波含量不能準確地衡量。當趨勢的諧波和基本方向，該文書將會較少的電源，在發生的諧波電壓線性用戶，測量時的諧波及基本趨勢，感應式電能表相反的方向不能被諧波和基代數和波能量網格諧波反措施-也部分抵消的根本動力。很明顯，合理的解決辦法，產生的電能計量，影響下的諧波不僅經濟意義，并有助于諧波污染。

可見，諧波嚴重影響電源系統是正常、 穩定和安全的操作。

1.2 諧波對繼電保護和自動裝置的影響

1.2.1 高次諧波的各類保護的影響

1）諧波電磁繼電器

電磁式電壓繼電器，與通過線圈的電流有效值平方成正比。線圈匝數的阻抗元件的阻抗是不同的頻率，增加的諧波行動的理由是為了提高線圈的阻抗。諧波電壓接入繼電器。電磁繼電器慢，設置誤差值要求較低的諧波含量小于10%，諧波的影響不會太大。然而，當諧波含量和諧波衰減和慢時，電磁繼電器由一個大的網絡事件造成的錯誤。

2）諧波整流繼電器

整流距離保護裝置（如LH-21）的振蕩閉鎖經常移動，這些現象的原因是負序濾波器的三相電流單電壓（比負序電流），序列過濾器通過連接構造之間的相電流互感器兩相電抗變壓器的連接。諧波電流和諧波是不相等的，非對稱和負序過濾器，具有很大的諧波輸出，加上分相電路諧波進一步放大效應，使整個直流脈沖，使保護誤動。

3）諧波的微機保護諧波對計算機的保護作用：（1）電腦的電源系統；（2）模擬量輸入電路微控制器。當微機模擬輸入電路包含諧波影響正常工作的微機保護，測量計算機控制系統也不例外，在前面ADC的模擬低通濾波器抑制諧波和提高有用信號和干擾信號。

4）諧波距離保護

從元素的保護裝置，通常設置在基本阻抗。故障條件下，當電流諧波（三次諧波），測得的阻抗相對的根本阻抗值可能有相當大的錯誤。所以當阻抗接地故障電流通過高電阻接地阻抗主。如果應采取的電流諧波濾波措施，否則會造成繼電器故障的可能性。通過實驗，諧波含量小于5%，它具有繼電器諧波的影響不大。

1.2.2 繼電器的保護措施，以遏止諧波失真

繼電器性能的評價通常采用三項措施：靈敏度，選擇性和快速的行動。導致性能惡化的主要原因，輸入電流和電壓波形畸變之一。

硬件保護裝置（模擬）和軟件（數字濾波器），去除直流分量和諧波分量的電力系統數據，以及各種保護動作精度。

模擬濾波器通常使用以下幾種類型：1）帶通濾波器的諧振式電流互感器；2）帶通濾波器，利用運算放大器，由于其規模小，精度高的優點，已被廣泛使用。

數字濾波器是由軟件實現，因此不會受到外部環境的影響（如溫度），高可靠性，高標準。不像模擬濾芯差異的影響過濾效果，有沒有元件老化和負載阻抗匹配。此外，數字濾波器，具有高度的靈活性，當需要改變濾波器的性能只能被編程。

2 通流計算的諧波分布

牛頓－拉夫遜法是為解決流動方程的方法，最成功的，不僅在大多數情況下，更快的收斂與前兩年的風險之間沒有分歧，可以大大減少計算時間。牛頓的過程實質上是求解非線性方程組到相應的線性方程組求解的過程中，這通常被稱為一個線性過程。

3 結論

諧波對繼電保護的影響很大，如何更好地減小諧波對繼電保護的干擾，繼而維持電力系統的穩定、可靠運行是繼電保護工作者的一項值得研究的課題。同時，通過繼電保護自動裝置加強對諧波的監測從而減小諧波對電力系統的污染也是江蘇省電力公司的一項迫切任務。

[1]吳競昌.供電系統諧波[M].中國電力出版社, 1998.

[2]黃躍明.電網諧波潮流計算[M].上海電力學院，2000.