電力系統諧波對繼電保護的影響探究

孔海波　石慶喜　馮德品

摘要:根據相關研究數據表明電力系統的迅猛發展進一步推動了新型電器設備技術水平的提升，但是，電力系統諧波對繼電保護影響問題日趨嚴重。目前新型繼電保護設備中微機保護被廣泛的使用，所以當務之急要解決的問題是對電力系統運行中諧波對繼電保護產生的一系列影響，對于這一問題，要給予足夠的重視。針對以上問題，本文對電力系統諧波對繼電保護產生的相關影響進行深入的分析和探究，希望能夠進一步促進我國電力事業的發展。

關鍵詞:諧波;電力系統;繼電保護

1繼電保護現狀及諧波問題概況

在社會經濟不斷進步和科技水平不斷提升的大背景下，電網發展速度比較快，在規模上逐步擴大，這一發展的趨勢能夠更好的適應電力系統在運行過程中更好更快的發展，科學技術水平不斷提升，成為促進電力行業發展的動力，繼電保護在科學技術的推動下，更好的向前邁進了一大步。對繼電保護的工作中有四項最基本的要求，分別是速動性、選擇性和靈敏性以及可靠性，這也是技術人員在操作的過程中不斷追求的目標。而當前計算機技術迅猛發展，更好的促進了電力系統的進一步發展和前進，電力系統在運行的過程中，繼電保護的裝置是其中要保證的設備，也是能夠及時滿足電力系統運行的安全性能，這也成為繼電保護發展中的重要動力。電力系統經過了上達百年的發展，繼電保護趨于完善的同時，繼電保護中的相關裝置元件以及材料也都隨之發生了巨大的變化，整流式、機電式、晶體管式以及集成電路式和微處理機式等幾個階段，進入最后的微處理機式是在上個世紀九十年代開始的，在我國逐步發展起來。

諧波可以說是電力系統運行中出現的一種污染或病毒，它的出現不僅能夠擾亂整個電力系統繼電保護體系的正常運行，同時將會對電壓正弦波質量產生較強的負面影響。電力行業的發展推動電子設備的廣泛應用，比如說有電器機車等，尤其是高壓直流輸電的廣泛應用，這也是致使諧波在電力系統繼電保護中的問題更加嚴重和突出的主要原因之一。

針對上述現狀，本文主要對其進行深入的分析和探究，研究的主要內容是諧波對繼電保護相關設備的影響。文章主要結合電網運行和發展的實際情況，主要的研究工作將會放在繼電保護相關設備的日常運行和維護上，同時我們分析和研究是通過現場試驗后，對電力系統的日常維護工作提出了相關的意見和建議。

2電力系統諧波的相關問題

電力系統運行中，工作的重點就是加強對繼電保護體系的監督和檢測，保證其正常工作和運行，而對諧波的監測是繼電保護中的重大難題，也是整個繼電保護工作中較為復雜的工作之一，電力系統繼電保護的每一個環節涉及到的技術含量都是比較高的，一旦出現諧波，那么監測和解決的措施和方法也是錯中復雜的，這就需要對其工作的原理進行分析和探究，關鍵是在于它們對諧波產生影響的承受能力，根據每個運行環節的性能與諧波產生的影響相結合，總結出二者之間影響和被影響的緊密關系。

3諧波對電力系統繼電保護的影響

諧波對電力繼電保護有一定的影響，即：在電力繼電保護工作中，若是出現諧波電壓和電流，那么對電力系統中的一次設備和二次設備均有嚴重的危害，導致系統設備無法正常運行。諧波的出現能夠改變繼電保護體系原有的工作特性和順序，當然每個環節的繼電保護設備都是不同的，所以諧波對其產生的影響程度也是不同的，這就要求我們在監測諧波時，具體問題具體分析，采用科學合理的預防和解決的辦法，進而減少諧波對電力系統繼電保護的影響。

在繼電保護系統中有一種叫做電磁型繼電設備，諧波對該電器設備的影響是比較小的，諧波含量若低于百分之四十時，那么相對應的整定值誤差則不會超過百分之十的，由此推出，監測諧波時可以在這一范圍之內酌情處理。另外，感應型的繼電器受諧波的影響也比較小，主要的原因是可動部分的慣性大，運行的過程中速度慢，所以說影響不嚴重。但是對于整流型繼電保護設備和裝置，尤其是對于那些應用積分比相器的原理構成的繼電裝置，受到諧波干擾時，影響比較大。諧波會出現波形畸變，這時若是過零檢查的話，比較容易出現錯誤，那么，操作人員在實施繼電保護措施時，就會被誤導，采取錯誤的做法。我們電科院對此進行了動模實驗，實驗的結果數據顯示結果CKJ-1型快速距離保護和CKF-1型快速方向保護需要將其中的A,B濾波器串聯,所以通過試驗結果分析，需要在極化回路中加上源帶通濾波器，這樣才能更好的消除諧波帶來的影響。

微機型的繼電保護設備運行是通過在硬件中采用濾波單元以及數字濾波技術相結合進行的，這樣運行的最大優勢就是大大減弱了諧波對繼電保護系統的影響，但是若采用的是快速算法的高速繼電保護系統的設備，那么諧波對其產生的影響仍是存在的。

3.1諧波對變壓器保護體系產生的影響

電力系統在運行中，發電是需要一定的電壓的，那么變壓器就是必不可少的了，因此有必要研究一下諧波對繼電保護中變壓器產生的一系列的影響。變壓器的差動保護，在運行的過程中，是將突變量作為其判據，但是除了CST140和CST141兩種繼電保護裝置外，LFP900系統的繼電保護變壓器是采用基于半周積分算法的相電流工頻變化量作為判據的，這也是這兩種變壓器設備的不同之處，但是二者的相同之處是都不能對諧波的影響完全消除，所以在啟動時均會出現不正常的現象。

3.2諧波對線路保護的影響

可以說諧波對電力系統繼電保護中的每一個環節都會產生影響，只是產生的影響程度是不同的，但是整體看來，線路是繼電保護中的重中之重，那么關注諧波對繼電保護線路的影響也是本文研究的重點。繼電保護系統中，若是出現含量較大的諧波時，采用相電流突變量的方法進行啟動，或者也可以采用變頻進行啟動，這兩種方式的共同點是會導致收發信機和保護系統難以正常啟動。

LFP900的系列繼電保護中，通常采用的是工頻變化量阻抗繼電器，其動作速度比較快,那么，必然會受諧波含量的一系列影響。若在諧波含量比較大的情況之下,這就需要應在整定時給予適當的考慮。另外，對于CSL101A、102A兩種類型的繼電保護系統,如果突變量起動元件在不斷起動的情況下就會產生動蕩，并且這種動蕩感會促使程序處于振蕩封閉的模塊之中，將不利于整個系統的正常運行。那么，我們可以采取距離振蕩閉鎖的區域。

3.3諧波對電網的影響

在繼電保護工作中有一個重要的環節就是電網線路的二次回路，這一環節，出現含量較大的諧波，就會受到諧波影響程度較為嚴重，所以說繼電保護運行中，對于系統出現含有諧波分量時，尤其對二次系統的回路的安全產生嚴重的影響，這也是我們分析諧波對繼電保護系統產生影響的重要內容之一。

那么由此，我們就可以得知，適當選擇二次設備是非常重要的，在使用的過程中需要注意的是要盡可能的原理較高含量的整次諧波頻率，這也提醒了我們，要著重監視二次回路，從而避免空中較長的線路。

4結論

綜上所述，本文對電力系統中繼電保護中出現的諧波進行了一系列的分析和探究，通過對電網實際現狀進行分析，對出現的一系列的問題對繼電保護產生的相關影響，那么針對以上的分析，我們可以總結為以下幾點措施：首先要積極吸取國內外的相關諧波標準，結合我國電力發展的實際情況進行酌情調整。其次，安裝相應的檢測裝置，對諧波進行監督和檢測，建立健全諧波監測體系，尤其是對諧波潮流分布的監測，做到及時有效的控制和預防。再次，加強對含量較高的諧波繼電保護系統采用強有力的監測方法和設備，提高監測基礎設施和技術，及時準確與時代經濟和科技相結合，促進我國電力繼電保護體系健全發展和提升。

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