諧波對繼電保護(hù)的影響及諧波的計(jì)算

張 玥

南京市供電公司，江蘇南京 210015

1 諧波對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響

1.1 次諧波的產(chǎn)生和危害

1.1.1 諧波定義和生成

諧波是一個(gè)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(shù)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(gè)整數(shù)倍數(shù)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(tǒng)安全、 穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成潛在的威脅，對周圍的電子環(huán)境影響大。具體的危害如下所示：

電源供應(yīng)的影響。對電容器諧波的影響。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，約70%在電容器的諧波故障出現(xiàn)。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(zhì)損耗因數(shù)的 5%的條件下運(yùn)行。在諧波函數(shù)中，電源線損壞，但也大大改善。高次諧波產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的渦流旋轉(zhuǎn)電機(jī)鐵損耗增加，同步電機(jī)過熱阻尼線圈或感應(yīng)電動機(jī)定子、 轉(zhuǎn)子生成額外的銅損。此外，引起振動轉(zhuǎn)矩的諧波電流，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化定期。失真造成的電壓、 電機(jī)和變壓器絕緣壽命會縮短。

繼電保護(hù)和自動裝置的影響。諧波的影響，從而導(dǎo)致的主變壓器和總線復(fù)雜壓過流保護(hù)復(fù)合電壓鎖定的元素開始被誤。也造成跳閘事故發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)故障。錄像機(jī)故障的故障，影響實(shí)際故障記錄。由諧波電磁和靜電誘導(dǎo)，通信干擾。諧波干擾強(qiáng)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(jì)量和文書中的角色常用的說明。研究表明高次諧波和負(fù)頻率誤差感應(yīng)式電能，廣泛使用的電路的諧波含量不能準(zhǔn)確地衡量。當(dāng)趨勢的諧波和基本方向，該文書將會較少的電源，在發(fā)生的諧波電壓線性用戶，測量時(shí)的諧波及基本趨勢，感應(yīng)式電能表相反的方向不能被諧波和基代數(shù)和波能量網(wǎng)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(chǎn)生的電能計(jì)量，影響下的諧波不僅經(jīng)濟(jì)意義，并有助于諧波污染。

可見，諧波嚴(yán)重影響電源系統(tǒng)是正常、 穩(wěn)定和安全的操作。

1.2 諧波對繼電保護(hù)和自動裝置的影響

1.2.1 高次諧波的各類保護(hù)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(shù)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(shè)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(dāng)諧波含量和諧波衰減和慢時(shí)，電磁繼電器由一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)事件造成的錯(cuò)誤。

2）諧波整流繼電器

整流距離保護(hù)裝置（如LH-21）的振蕩閉鎖經(jīng)常移動，這些現(xiàn)象的原因是負(fù)序?yàn)V波器的三相電流單電壓（比負(fù)序電流），序列過濾器通過連接構(gòu)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(fù)序過濾器，具有很大的諧波輸出，加上分相電路諧波進(jìn)一步放大效應(yīng)，使整個(gè)直流脈沖，使保護(hù)誤動。

3）諧波的微機(jī)保護(hù)諧波對計(jì)算機(jī)的保護(hù)作用：（1）電腦的電源系統(tǒng)；（2）模擬量輸入電路微控制器。當(dāng)微機(jī)模擬輸入電路包含諧波影響正常工作的微機(jī)保護(hù)，測量計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)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(hù)

從元素的保護(hù)裝置，通常設(shè)置在基本阻抗。故障條件下，當(dāng)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(dāng)大的錯(cuò)誤。所以當(dāng)阻抗接地故障電流通過高電阻接地阻抗主。如果應(yīng)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(shí)驗(yàn)，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(hù)措施，以遏止諧波失真

繼電器性能的評價(jià)通常采用三項(xiàng)措施：靈敏度，選擇性和快速的行動。導(dǎo)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(hù)裝置（模擬）和軟件（數(shù)字濾波器），去除直流分量和諧波分量的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及各種保護(hù)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(yùn)算放大器，由于其規(guī)模小，精度高的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛使用。

數(shù)字濾波器是由軟件實(shí)現(xiàn)，因此不會受到外部環(huán)境的影響（如溫度），高可靠性，高標(biāo)準(zhǔn)。不像模擬濾芯差異的影響過濾效果，有沒有元件老化和負(fù)載阻抗匹配。此外，數(shù)字濾波器，具有高度的靈活性，當(dāng)需要改變?yōu)V波器的性能只能被編程。

2 通流計(jì)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(shù)情況下，更快的收斂與前兩年的風(fēng)險(xiǎn)之間沒有分歧，可以大大減少計(jì)算時(shí)間。牛頓的過程實(shí)質(zhì)上是求解非線性方程組到相應(yīng)的線性方程組求解的過程中，這通常被稱為一個(gè)線性過程。

3 結(jié)論

諧波對繼電保護(hù)的影響很大，如何更好地減小諧波對繼電保護(hù)的干擾，繼而維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行是繼電保護(hù)工作者的一項(xiàng)值得研究的課題。同時(shí)，通過繼電保護(hù)自動裝置加強(qiáng)對諧波的監(jiān)測從而減小諧波對電力系統(tǒng)的污染也是江蘇省電力公司的一項(xiàng)迫切任務(wù)。

[1]吳競昌.供電系統(tǒng)諧波[M].中國電力出版社, 1998.

[2]黃躍明.電網(wǎng)諧波潮流計(jì)算[M].上海電力學(xué)院，2000.