有關(guān)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響分析與應(yīng)對(duì)策略

1、有關(guān)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響分析與應(yīng)對(duì)策略摘要:隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展與完善，無(wú)論在工業(yè)領(lǐng)域還是生活領(lǐng)域，對(duì)用電需求大幅度增加，而用電安全問(wèn)題成為重要的課題。一旦發(fā)生大面積停電，不僅對(duì)工業(yè)正常運(yùn)行造成影響，也不利于居民日常生活，甚至帶來(lái)一系列的社會(huì)不穩(wěn)定因素。因此，強(qiáng)化電網(wǎng)運(yùn)行安全更好地發(fā)揮繼電保護(hù)作用，至關(guān)重要。本文結(jié)合繼電保護(hù)中產(chǎn)生諧波的影響，對(duì)有效應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行分析與探討。關(guān)鍵詞:諧波繼電保護(hù)影響應(yīng)對(duì)近年來(lái)，我國(guó)電力電子技術(shù)、能量變換技術(shù)等穩(wěn)步發(fā)展，越來(lái)越多的非線(xiàn)性電力裝置已經(jīng)投入使用，而這些電力裝置中，大多整流部分沿用傳統(tǒng)的可控硅相控整流技術(shù)或者二極管不控整流技術(shù)，它們將產(chǎn)生大量的無(wú)功功

2、率及濾波，可能對(duì)電力系統(tǒng)的用電設(shè)備造成威脅，甚至引發(fā)事故，帶來(lái)不必要的經(jīng)濟(jì)損失。尤其電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路或者電氣設(shè)備處于非正常的運(yùn)行狀態(tài)，就會(huì)增加諧波的含量?？梢?jiàn)，諧波污染問(wèn)題已成為當(dāng)前必須重視的問(wèn)題，對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)與安全運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成威脅，只有采取有針對(duì)性地措施加以防范，才能更好地促進(jìn)電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。1諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響1.1對(duì)靜態(tài)型繼電器產(chǎn)生的影響在靜態(tài)保護(hù)作用下，采用的繼電器主要包括固體繼電器、靜態(tài)繼電器兩種類(lèi)型。當(dāng)前，靜態(tài)保護(hù)模式已經(jīng)在諧波消除和抗干擾方面發(fā)揮積極作用，得以廣泛應(yīng)用與認(rèn)可。結(jié)合相位比較原理，經(jīng)過(guò)比較的交流電量可分別通過(guò)微分比相器、積

3、分比相器實(shí)現(xiàn)。由于存在諧波分量問(wèn)題，因此比相器的正常運(yùn)行受到影響；對(duì)于積分式比相器來(lái)說(shuō)，各個(gè)半波積分比相器的對(duì)比、分析分別為負(fù)半周極相同時(shí)間與正半周極相同時(shí)間，如果兩個(gè)被比較的電量，其中一個(gè)的諧波分量比較多，而方波又被切割成若干碎塊，就會(huì)造成積分電壓與所需電壓值不相符，進(jìn)而引發(fā)保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題。對(duì)于微分式比相器來(lái)說(shuō)，可以將交流電量都轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲?，然后將其中一個(gè)方波利用微分電路形成脈沖，與另外一個(gè)交流量方波對(duì)比，那么就可能由于存在諧波而產(chǎn)生諸多微分脈沖，增加了出現(xiàn)交流量過(guò)零點(diǎn)的可能性。如果處于相差保護(hù)狀態(tài)，那么發(fā)生短路之后形成直流分量：就可能和高次諧波分量造成疊加，進(jìn)而增加保護(hù)誤動(dòng)可能性。1.2對(duì)整流

4、型繼電器產(chǎn)生的影響對(duì)于整流型繼電器運(yùn)行來(lái)說(shuō)，將若干輸入交流量進(jìn)行組合，并實(shí)現(xiàn)整流過(guò)程;或者實(shí)現(xiàn)單一輸入交流量的整流，由整流之后的電流信號(hào)或者電壓信號(hào)、動(dòng)作等作為重要依據(jù)，實(shí)現(xiàn)繼電器的有效動(dòng)作。一般情況下,每間隔2個(gè)n/n就會(huì)產(chǎn)生凹點(diǎn)或者凸點(diǎn)，而含有的諧波越多，凹凸情況就越嚴(yán)重；例如,在阻抗繼電器中，如果諧波分量存在于電流回路中,那么動(dòng)作特性體現(xiàn)為不規(guī)則的封閉曲線(xiàn)狀，并且曲線(xiàn)中存在諸多凹凸不平點(diǎn)。另外，如果輸電線(xiàn)路中出現(xiàn)接地短路問(wèn)題，那么電流中含有諸多的諧波污染問(wèn)題，整流型保護(hù)裝置就會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)。出現(xiàn)這一問(wèn)題,主要由于電流回路中含有諧波分量，環(huán)形整流比相器中輸出大量的交流分量，就會(huì)對(duì)繼電器的動(dòng)作造

5、成影響。1.3對(duì)電磁型繼電器產(chǎn)生的影響當(dāng)諧波的含量在40%以下時(shí)，一般整定值的誤差不會(huì)超過(guò)10%以上;但是也要考慮到，繼電器主要根據(jù)電流或者基波實(shí)現(xiàn)整定，因此處于動(dòng)態(tài)作用下，就可能產(chǎn)生較大影響。對(duì)于電流繼電器來(lái)說(shuō)，如果存在諧波，就可能引發(fā)保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題。在電壓繼電器中，如果畸變電壓含有諧波并且在繼電器中應(yīng)用，那么動(dòng)作值就會(huì)大于基波整定值，進(jìn)而造成電壓繼電器的誤動(dòng)問(wèn)題，如果繼電器中出現(xiàn)欠電壓?jiǎn)栴}，又可能出現(xiàn)誤動(dòng)。例如：當(dāng)處于投切空載變壓器的狀態(tài)下，諧波含量會(huì)增加，而勵(lì)磁涌流的高次諧波分量，則造成繼電器誤動(dòng)作，進(jìn)而引發(fā)斷路器跳閘問(wèn)題。1.4對(duì)感應(yīng)型繼電器產(chǎn)生的影響對(duì)于感應(yīng)型繼電器來(lái)說(shuō)，可動(dòng)部分存在較

6、大的慣性，動(dòng)作的速度相對(duì)較慢，而諧波轉(zhuǎn)矩則對(duì)其產(chǎn)生較小的影響，在磁場(chǎng)作用下，繼電器中形成感應(yīng)電流，電流就會(huì)與空間中的磁場(chǎng)形成相互作用，最終出現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)圓筒或者圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，如果輸入電流的頻率大幅度增加，那么起動(dòng)繼電器的靈敏性受到影響，這主要由于諧波分量存在于畸變電流中，而繼電器的磁盤(pán)形成了附加轉(zhuǎn)矩。實(shí)際上，在諧波分量中形成的轉(zhuǎn)矩，既可以是正值也可以是負(fù)值，而繼電器既可能發(fā)生拒動(dòng)，也可能發(fā)生誤動(dòng)；結(jié)合同次頻率諧波之間的相位差、諧波分量等實(shí)際情況，產(chǎn)生不同的效果。2應(yīng)對(duì)諧波的有效策略如果電力系統(tǒng)中存在大量的諧波，就可能引發(fā)繼電保護(hù)裝置的拒動(dòng)或誤動(dòng)；因此,加強(qiáng)對(duì)諧波的治理措施，確保

7、電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，具有一定現(xiàn)實(shí)意義。有關(guān)諧波問(wèn)題的抑制，需要確保電力系統(tǒng)的各種用電設(shè)備諧波處于可控范圍之內(nèi)，如采取無(wú)功補(bǔ)償器、有源濾波器或者用電設(shè)備的整流作用等，都可以有效抑制諧波問(wèn)題。因此，加強(qiáng)對(duì)諧波的控制，減少對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響，可考慮以下方法。在繼電保護(hù)裝置中，不使用可能受到諧波影響的元器件或動(dòng)作原理，如比相判斷、弱點(diǎn)繼電器等。在電力二次系統(tǒng)中，諧波感抗與容抗之間可能形成諧振，那么系統(tǒng)中的固有頻率應(yīng)該與帶有諧波的頻帶率保持距離。(3)在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，增設(shè)軟件濾波器與硬件濾波器，尤其加強(qiáng)對(duì)采樣二次側(cè)信號(hào)的處理，避免諧波干擾問(wèn)題。由上可見(jiàn)，隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，給配電系統(tǒng)中帶來(lái)了復(fù)雜的諧波污染問(wèn)題，尤其威脅繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)繼電保護(hù)動(dòng)作性能的優(yōu)化，提高諧波區(qū)分的能力水平,爭(zhēng)取將諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響降到最低。參考文獻(xiàn)余偉，馬艷諧波對(duì)繼電保護(hù)裝置影響的探討及應(yīng)用J.安徽省電機(jī)工程學(xué)會(huì)第二屆(2010)電力安全論壇，2010.邰能靈，朱佳杰.小矢量算