电力系统中谐波对继电保护的影响分析及应对措施.docx

《电力系统中谐波对继电保护的影响分析及应对措施.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统中谐波对继电保护的影响分析及应对措施.docx（10页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、电力系统中谐波对继电保护的影响分析及应对措施摘要在电力系统的运行过程中,稳定性是它的必须要求,由于电力系统的结构比较复杂,需要在满足用户的基础功能上疾现对电能生产以及运行过程中的保护和控制,并且减少功率在这个过程中的损耗,但是在电力系统中,由于各种配件的作用,导致其中存在不少潜在的安全隐患,谐波的产生以及所构成的不同结构形式就是对电力系统产生危害的一部分,需要有关人员进行具体的研究。本篇文章通过对谐波构成的原因及危害进行阐述,分析继电保护在电力系统中的作用,从而探讨电力系统谐波对继电保护造成的影响,并且就如何抑制谐波进行明确的说明。关键词：系统谐波;继电娥;影响与应对措施目录前言11 .电力系

2、统中的谐波与继电保护概述11.1 电力系统中谐波的产生原因和危害11.1.1 谐波产生的原因11. 1.2谐波的危害11.2电力系统中继电保护的作用21.2 .1继电保护的概念21.2.2继电保护在电力系统中的作用22 .电力系统中谐波对继电保护的影响21.1 1针对继电器与自动装置的影响21.2 针对整流型继电设备与距离保护的影响21.3 针对微机线路与负序启动元件的影响33.谐波对继电保护造成影响的有效应对措施33.1 防止谐波产生振荡电压33.2 对谐波波形的改变有效抑制43.3 3加入滤波器的应用43.4 无源谐波的治理43.5 有源谐波的治理6结论7参考文献8致谢9IU三电力系统是指

3、由发电厂、输电线路以及用电客户端等环节构成的一种电能循环系统,它是通过电能生产以及传输等形式,从而有效的将不同的电力分配给相关的用户,这是一个非常复杂的过程我中涉及到了多个线路和系统结构,为了提高电力系统在运行中的安全性,有关部门通过不同的措施和方法加强对电力系统和信息数据的控制值,并且安装相应的电力保护装置并且在自动化技术的应用下实现监控自动化调度自动化的目的总而言之,电力系统就是在先进的技术装备以及高经济效益的基础上,实现的一种协调工作。但是在电力系统的运行过程中,还是会或多或少的出现不同的安全和质量隐患,造成对电力结构的影响,谐波就是其中的主要危害因素,需要对它进行全面的分析,找到有效的

4、抑制方法。1 .电力系统中的谐波与继电保护概述1.1 电力系统中谐波的产生原因和危害1.1.1 谐波产生的原因谐波是指一种周期性的一种频率变量,它是对电力系统中电流的一种改变,而且谐波中还可以分为分数谐波、间谐波以及次谐波等不同的类型。对于谐波产生的原因,它主要是由电源输配电设备以及电力系统中的非线性负载构成的。首先,对于电源端产生的谐波来说,它是由于在发电过程中,三相绕组在制作上有着一定的质量问题,很难达到各个参数上的平衡,在不同的影响因素下,会造成一定谐波的产生,但是电源端所产生的谐波是非常少的,一般不会有太大的影响。其次,对于输配电过程产生的谐波来说,很多时候都是由于电力变压器导致的,这

5、是由于变压器在设计过程中可能会考虑到经济性等方面忽略掉铁心磁化曲线的影响使其处于非线性的状态,产生一定的谐波,在这种背景下,谐波电流通常来说所占额度较高,对于电力系统的影响也是非常大的。另外一方面来说,谐波产生的原因还包括电力设备的作用。包括一些变频设备和用户端的使用设备,在充电装置以及控制等方面,会造成不同程度的变化功率,从而增大谐波产生的概率。1.1.2 谐波的危害从谐波的运行来说,它的危害性是非常强的,对于电力系统中的各个设备都可能造成不良的影响。首先,对于发电过程中的发电机和电动机来说,由于谐波的产生,可能会引发机械共振,致使发电机在运行过程中存在一定的振荡力矩,并且严重影响电力设备的

6、使用寿命。其次,谐波电压在电力运行中会造成大幅度的正弦波变化,增加电能的消耗，加速绝缘老化,危害不同设备的负载以及电力系统的安全运行。除此之外,电网谐波还会对计量装置造成不同的影响，使它的系数达不到正常要求,造成电网中的短路情况严重的还会引发爆炸现象。同时,谐波在电力系统中对于继电器等保护装置也有着一定的影响。1.2 电力系统中继电保护的作用1.2.1 继电保护的概念在电力系统运行中，外界因素（如雷击）内部因素（绝缘老化,损坏等）和工作人员操作不当等，都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现，常见的故障有:单相接地；三相短路；两相短路；两相接地短路;断线等。电力系统非正常运行状态有:过负荷，过

7、电压，非全相运行,振荡,次同步谐振等。电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时，用于快速切除故障，消除不正常状况的重要自动化技术和设备。电力系统发生故障或危及安全运行的事件时，他们能及时发出告警信号，或直接发出跳闸命令以终止事件。1.2.2继电保护在电力系统中的作用对于继电保护来说,它可以在故障发生的短时间内，立即将故障元件进行有效的切除,并且减轻这个过程中对故障元件造成的损耗,保证电力系统中的其他设施可以保证正常运行,继电保护具有一定的自动性和快速性,它可以在第一时间内做出有效的反应,并且是对电器元件的一种监控,可以在多个方向上保证它的运行状态，并且避免由于外界干

8、扰对电力系统造成的影响。另一方面来说,电力系统中的继电保护装置可以与其他装置进行有效的配合,并且在条件允许的情况下提高电力系统运行的可靠性当电网发生严重性破坏时招保护设备快速脱离电网发出警报信号，降低财产的浪费,实现电力系统的自动化和远程化发展,促进工业生产自动控制的变化。2 .电力系统中谐波对继电保护的影响2.1 针对继电器与自动装置的影响在电力系统中，不同的继电设备受到谐波影响产生的结果存在差异化，谐波对电力系统中继电保护功能产生的影响主要是表现在继电器设备上，由于不同继电器在设计与使用功能上的不同，导致谐波对其的影响也不同。在电磁型继电器中，谐波在低于40%的情况下，电力系统所产生的误差

9、将小于10%,但在动态电流的背景下，谐波对继电器影响较大，造成电磁型继电器发生拒动行为，而形成的原因是由于谐波的存在会使电压发生畸变，致使基波值数据变形，促使电压继电器拒绝保护电力系统，同时未能发挥自动装置的作用。2.2 针对整流型继电设备与距离保护的影响在电力系统出现故障时才能激发系统的继电保护功能,通过继电器的保护有效地将故障排除在外，来保证电力系统的正常运行。当电力系统出现障碍时，基波的阻抗值以及误动值比较大，谐波便会产生较大的电流分量，而出现过多的滤波阻碍电力系统中继电器设备发挥其保护作用,若滤波处理不及时,不仅会导致继电设备出现误动,还可能产生误操作的状况。在整流型继电器中谐波造成的

10、负面影响分析。顾名思义，对输入的交流量进行整流是这类继电器最为突出的一个方面，而在经过整流之后的电流信号或者说电压信号和相应的动作判据会对这类继电器中的动作特性起到决定性作用。通常情况下，如果电流回路中通入的电流是含有谐波分量的，就会最终对继电器的动作特性产生不良影响，比如破损不光滑的情况容易发生。而且在特定情况中输电路出现问题尤其是产生接地短路现象的话，就会进一步增加电流中所包含的谐波分量，致使这一类型的保护装置产生拒动。2.3 针对微机线路与负序启动元件的影响电力系统中谐波对继电保护的影响除了表现在继电器本身外，同时也表现在对电力系统的微机线路与负序启动元件上。负序启动元件和突变量是构成微

11、机线路的重要组成部分，当负序启动元件受到谐波的影响时，会导致保护装置、逻辑电路在运行期间出现较大的失误性操作，从而影响微机线路系统发挥保护的作用。同时，由于变压保护与线路主保护都属于继电保护配置，在谐波干扰电量时，如果负序电流量的增加会使电压发生畸变，同样也会造成电力系统的保护设备出现重大的错误性操作故障。3 .谐波对继电保护造成影响的有效应对措施为了确保电力系统在输电、供电过程中的安全性和稳定性，在解决谐波带来影响的同时，保障其他电器设备的稳定运行、安全运行状态。随着电网线路长期的运行，常面临着需要更换电气设备，因此谐波的出现是不可避免的问题，所以在电力系统输电、供电的过程中，围绕谐波为继电

12、保护装置带来的影响，在加强继电保护性能的同时，采取针对性的应对措施，从而改善谐波，确保继电保护装置在电力系统能有效发挥其保护作用。3.1 防止谐波产生振荡电压在电力系统内要降低谐波对继电保护设备产生的影响，可从谐波本身出发进行改造,来预防谐波产生出振荡电压，并得到合理的控制，应从下列两个关键点开展工作。（1）考虑谐波匹配谐振参数的因素，从改变电力系统的抗容量或交感器的感抗性出发，来降低谐波的匹配参数。（2）采用增加阻尼的方式，来防止谐波振荡电压的出现。在实际操作中，通过对电力系统中的对地电容、交感器设备进行合理的应用，并将电力阻尼放置在电力交感器的三角组合处，以改善电压互感体系。同时，需注意电

13、阻上交感器的中性点不能与地面接触，且需在电力交感器设备上加入某些滑谐振器件或元部构件，并保证这些元件都处于互感器的三角绕组处，才能将电力交感器与双向可控硅相接触，实现电压在短接连接的同时达到瞬间断续的效果。此外，依靠增加电力系统的回路值来改变谐波出现振荡电压的现象，通过采用阻尼的电阻与电力互感器进行消谐，从而可应对电力系统内出现多频率谐波振荡电压的问题。因此，在电力系统实际运行中，将消协装置安装互感器的三角部位，此举不但可以将多频率谐振现象有效解决，同时十分利于电力系统的区分以及谐振接地。3. 2对谐波波形的改变有效抑制电力系统输电、供电运行过程中，可对谐波利用继电保护装置抑制其波形出现改变的

14、状态，此种方式的原理是利用继电保护装置自身具备的灵动性、快速性，自己选择性开展可观的评判，为了抑制电力系统内谐波波形发生变化，主要从以下两方面出发。（1）详细了解谐波的指标情况。例如电压的实际波形、电流、电量出现畸变的原因，同时在这一基础上对定子接地系统使用三次谐波的形式进行搭建，进一步防止因基波检测疏忽而造成的谐波波形畸变现象。（2）在充分利用变压设备相关差动保护的同时，使用高次谐波流中2次谐波，在充分应用变压设备保护的基础上，由2次谐波来带动差动继电器，从而降低继电保护设备出现失误性操作的概率，避免机电设备受到涌流误操作而带来的损坏。与此同时，采用增量型的元件，可以适当避免及改善负序谐波和

15、稳态谐波带来的影响。3.3加入滤波器的应用在电力系统中，有效抑制谐波产生和蔓延的主要方法就是在其中加入相应的滤波器。滤波器是由电容、电感以及电阻组成的滤波电路，它可以对电源线中的特定频率以及线路进行有效的整合，从而对特殊波频信号进行消除工作。从现阶段来说，数字滤波器是比较有效的一种滤波装置，它与模拟滤波器相对应，将电力系统中的运行线路当成一个变量，并且对外界的输入信号进行有效的处理，将输入信号的波形采取有效的倒置工作，从而实现频谱修改的目的。3.4无源谐波的治理无源谐波的治理过程主要是将电抗器与电容器串联到一起，并且形成一定的回路,在这个回路上，它的谐振频率需要设定到不同的振动点上，从而达到滤

16、除多次谐波的目的，在电力系统的运行过程中，这种工作的方法造价成本是非常低的，而且操作简单，市场需求非常大，许多高次谐波采用的都是这种治理方式。谐波源从电力系统中吸收的畸变电流可分解为基波分量和谐波分量，其谐波分量与基波分量和供电网的阻抗无关，所以可以将谐波看作恒流源。电力系统的简化电路和谐波等效电路如图3.1所示：图3.1谐波等效电路图图中In为谐波用电设备，X8为系统基波阻抗，X8为串联电抗器基波阻抗，XL为电容器基波阻抗，在n次谐波条件下谐波阻抗分别为：Xs(n)=nXs;XL(n)=nXL;Xc(n)=Xcn从等效电路阻抗图可得，流入供电系统的谐波电流I为：s.皿-XemSnnnXs+(nXtXcn)(3.1)流入并补装置的谐波电流Icn为：