電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)的影響探究

孔海波　石慶喜　馮德品

摘要:根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了新型電器設(shè)備技術(shù)水平的提升，但是，電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)影響問(wèn)題日趨嚴(yán)重。目前新型繼電保護(hù)設(shè)備中微機(jī)保護(hù)被廣泛的使用，所以當(dāng)務(wù)之急要解決的問(wèn)題是對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行中諧波對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生的一系列影響，對(duì)于這一問(wèn)題，要給予足夠的重視。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)電力系統(tǒng)諧波對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生的相關(guān)影響進(jìn)行深入的分析和探究，希望能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞:諧波;電力系統(tǒng);繼電保護(hù)

1繼電保護(hù)現(xiàn)狀及諧波問(wèn)題概況

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步和科技水平不斷提升的大背景下，電網(wǎng)發(fā)展速度比較快，在規(guī)模上逐步擴(kuò)大，這一發(fā)展的趨勢(shì)能夠更好的適應(yīng)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中更好更快的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，成為促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，繼電保護(hù)在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，更好的向前邁進(jìn)了一大步。對(duì)繼電保護(hù)的工作中有四項(xiàng)最基本的要求，分別是速動(dòng)性、選擇性和靈敏性以及可靠性，這也是技術(shù)人員在操作的過(guò)程中不斷追求的目標(biāo)。而當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，更好的促進(jìn)了電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和前進(jìn)，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，繼電保護(hù)的裝置是其中要保證的設(shè)備，也是能夠及時(shí)滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性能，這也成為繼電保護(hù)發(fā)展中的重要?jiǎng)恿?。電力系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了上達(dá)百年的發(fā)展，繼電保護(hù)趨于完善的同時(shí)，繼電保護(hù)中的相關(guān)裝置元件以及材料也都隨之發(fā)生了巨大的變化，整流式、機(jī)電式、晶體管式以及集成電路式和微處理機(jī)式等幾個(gè)階段，進(jìn)入最后的微處理機(jī)式是在上個(gè)世紀(jì)九十年代開(kāi)始的，在我國(guó)逐步發(fā)展起來(lái)。

諧波可以說(shuō)是電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的一種污染或病毒，它的出現(xiàn)不僅能夠擾亂整個(gè)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)體系的正常運(yùn)行，同時(shí)將會(huì)對(duì)電壓正弦波質(zhì)量產(chǎn)生較強(qiáng)的負(fù)面影響。電力行業(yè)的發(fā)展推動(dòng)電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，比如說(shuō)有電器機(jī)車(chē)等，尤其是高壓直流輸電的廣泛應(yīng)用，這也是致使諧波在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的問(wèn)題更加嚴(yán)重和突出的主要原因之一。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，本文主要對(duì)其進(jìn)行深入的分析和探究，研究的主要內(nèi)容是諧波對(duì)繼電保護(hù)相關(guān)設(shè)備的影響。文章主要結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行和發(fā)展的實(shí)際情況，主要的研究工作將會(huì)放在繼電保護(hù)相關(guān)設(shè)備的日常運(yùn)行和維護(hù)上，同時(shí)我們分析和研究是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，對(duì)電力系統(tǒng)的日常維護(hù)工作提出了相關(guān)的意見(jiàn)和建議。

2電力系統(tǒng)諧波的相關(guān)問(wèn)題

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，工作的重點(diǎn)就是加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)體系的監(jiān)督和檢測(cè)，保證其正常工作和運(yùn)行，而對(duì)諧波的監(jiān)測(cè)是繼電保護(hù)中的重大難題，也是整個(gè)繼電保護(hù)工作中較為復(fù)雜的工作之一，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)涉及到的技術(shù)含量都是比較高的，一旦出現(xiàn)諧波，那么監(jiān)測(cè)和解決的措施和方法也是錯(cuò)中復(fù)雜的，這就需要對(duì)其工作的原理進(jìn)行分析和探究，關(guān)鍵是在于它們對(duì)諧波產(chǎn)生影響的承受能力，根據(jù)每個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)的性能與諧波產(chǎn)生的影響相結(jié)合，總結(jié)出二者之間影響和被影響的緊密關(guān)系。

3諧波對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響

諧波對(duì)電力繼電保護(hù)有一定的影響，即：在電力繼電保護(hù)工作中，若是出現(xiàn)諧波電壓和電流，那么對(duì)電力系統(tǒng)中的一次設(shè)備和二次設(shè)備均有嚴(yán)重的危害，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。諧波的出現(xiàn)能夠改變繼電保護(hù)體系原有的工作特性和順序，當(dāng)然每個(gè)環(huán)節(jié)的繼電保護(hù)設(shè)備都是不同的，所以諧波對(duì)其產(chǎn)生的影響程度也是不同的，這就要求我們?cè)诒O(jiān)測(cè)諧波時(shí)，具體問(wèn)題具體分析，采用科學(xué)合理的預(yù)防和解決的辦法，進(jìn)而減少諧波對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響。

在繼電保護(hù)系統(tǒng)中有一種叫做電磁型繼電設(shè)備，諧波對(duì)該電器設(shè)備的影響是比較小的，諧波含量若低于百分之四十時(shí)，那么相對(duì)應(yīng)的整定值誤差則不會(huì)超過(guò)百分之十的，由此推出，監(jiān)測(cè)諧波時(shí)可以在這一范圍之內(nèi)酌情處理。另外，感應(yīng)型的繼電器受諧波的影響也比較小，主要的原因是可動(dòng)部分的慣性大，運(yùn)行的過(guò)程中速度慢，所以說(shuō)影響不嚴(yán)重。但是對(duì)于整流型繼電保護(hù)設(shè)備和裝置，尤其是對(duì)于那些應(yīng)用積分比相器的原理構(gòu)成的繼電裝置，受到諧波干擾時(shí)，影響比較大。諧波會(huì)出現(xiàn)波形畸變，這時(shí)若是過(guò)零檢查的話，比較容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么，操作人員在實(shí)施繼電保護(hù)措施時(shí)，就會(huì)被誤導(dǎo)，采取錯(cuò)誤的做法。我們電科院對(duì)此進(jìn)行了動(dòng)模實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)顯示結(jié)果CKJ-1型快速距離保護(hù)和CKF-1型快速方向保護(hù)需要將其中的A,B濾波器串聯(lián),所以通過(guò)試驗(yàn)結(jié)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(lái)的影響。

微機(jī)型的繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行是通過(guò)在硬件中采用濾波單元以及數(shù)字濾波技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行的，這樣運(yùn)行的最大優(yōu)勢(shì)就是大大減弱了諧波對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響，但是若采用的是快速算法的高速繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)備，那么諧波對(duì)其產(chǎn)生的影響仍是存在的。

3.1諧波對(duì)變壓器保護(hù)體系產(chǎn)生的影響

電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，發(fā)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(duì)繼電保護(hù)中變壓器產(chǎn)生的一系列的影響。變壓器的差動(dòng)保護(hù)，在運(yùn)行的過(guò)程中，是將突變量作為其判據(jù)，但是除了CST140和CST141兩種繼電保護(hù)裝置外，LFP900系統(tǒng)的繼電保護(hù)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(jù)的，這也是這兩種變壓器設(shè)備的不同之處，但是二者的相同之處是都不能對(duì)諧波的影響完全消除，所以在啟動(dòng)時(shí)均會(huì)出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象。

3.2諧波對(duì)線路保護(hù)的影響

可以說(shuō)諧波對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生影響，只是產(chǎn)生的影響程度是不同的，但是整體看來(lái)，線路是繼電保護(hù)中的重中之重，那么關(guān)注諧波對(duì)繼電保護(hù)線路的影響也是本文研究的重點(diǎn)。繼電保護(hù)系統(tǒng)中，若是出現(xiàn)含量較大的諧波時(shí)，采用相電流突變量的方法進(jìn)行啟動(dòng)，或者也可以采用變頻進(jìn)行啟動(dòng)，這兩種方式的共同點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致收發(fā)信機(jī)和保護(hù)系統(tǒng)難以正常啟動(dòng)。

LFP900的系列繼電保護(hù)中，通常采用的是工頻變化量阻抗繼電器，其動(dòng)作速度比較快,那么，必然會(huì)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(yīng)在整定時(shí)給予適當(dāng)?shù)目紤]。另外，對(duì)于CSL101A、102A兩種類型的繼電保護(hù)系統(tǒng),如果突變量起動(dòng)元件在不斷起動(dòng)的情況下就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)蕩，并且這種動(dòng)蕩感會(huì)促使程序處于振蕩封閉的模塊之中，將不利于整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。那么，我們可以采取距離振蕩閉鎖的區(qū)域。

3.3諧波對(duì)電網(wǎng)的影響

在繼電保護(hù)工作中有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是電網(wǎng)線路的二次回路，這一環(huán)節(jié)，出現(xiàn)含量較大的諧波，就會(huì)受到諧波影響程度較為嚴(yán)重，所以說(shuō)繼電保護(hù)運(yùn)行中，對(duì)于系統(tǒng)出現(xiàn)含有諧波分量時(shí)，尤其對(duì)二次系統(tǒng)的回路的安全產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，這也是我們分析諧波對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的重要內(nèi)容之一。

那么由此，我們就可以得知，適當(dāng)選擇二次設(shè)備是非常重要的，在使用的過(guò)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(jiān)視二次回路，從而避免空中較長(zhǎng)的線路。

4結(jié)論

綜上所述，本文對(duì)電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)中出現(xiàn)的諧波進(jìn)行了一系列的分析和探究，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)實(shí)際現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)出現(xiàn)的一系列的問(wèn)題對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生的相關(guān)影響，那么針對(duì)以上的分析，我們可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)措施：首先要積極吸取國(guó)內(nèi)外的相關(guān)諧波標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)電力發(fā)展的實(shí)際情況進(jìn)行酌情調(diào)整。其次，安裝相應(yīng)的檢測(cè)裝置，對(duì)諧波進(jìn)行監(jiān)督和檢測(cè)，建立健全諧波監(jiān)測(cè)體系，尤其是對(duì)諧波潮流分布的監(jiān)測(cè)，做到及時(shí)有效的控制和預(yù)防。再次，加強(qiáng)對(duì)含量較高的諧波繼電保護(hù)系統(tǒng)采用強(qiáng)有力的監(jiān)測(cè)方法和設(shè)備，提高監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)，及時(shí)準(zhǔn)確與時(shí)代經(jīng)濟(jì)和科技相結(jié)合，促進(jìn)我國(guó)電力繼電保護(hù)體系健全發(fā)展和提升。

參考文獻(xiàn):

[1]吳競(jìng)昌,孫樹(shù)勤.電力系統(tǒng)諧波[M].北京:水利電力出版社,1988.

[2]夏道止,沈贊塤.高壓直流輸電系統(tǒng)的諧波分析及濾波[M].北京:水利電力出版社,1993.

[3]張賢達(dá).現(xiàn)代信號(hào)處理[M].北京:清華大學(xué)出版社,1995.

[4]陳德樹(shù).計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[M].北京:水利電力出版社,1992.

[5]王澤.關(guān)于繼電保護(hù)可靠性提高措施的探討[J].中小企業(yè)管理與科技,2010(18)．

[6]徐偉生.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)管理探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品, 2010(14)．

[7]高增偉.淺談階段式電流保護(hù)在礦井高壓供電中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2010.endprint