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中国电气工程学报【2020年第11期】

  • ID:275016
  • 浏览:333
  • 学科:文化科学
  • 更新时间:2021-06-10 09:09:07
  • 期刊: 中国电气工程学报
内容简介
《中国电气工程学报》由中国机械工业联合会主管,机械工业信息研究院主办。杂志主要刊登电力工程等方面的文章。

电力系统谐波对继电保护的影响分析

2021-06-10 09:09:32 文化科学 李孝进
资料简介

摘要:随着生产生活水平的日益提高,各个领域的用电需求也是越来越大,面对当前情况,用电安全成为需要克服的问题之一,一旦发生事故,不仅会导致财产损失,同时还会威胁人民群众的生命健康。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。

电力系统谐波对继电保护的影响分析

李孝进

南京国电南自维美德自动化有限公司江苏省南京市 210032

摘要:随着生产生活水平的日益提高,各个领域的用电需求也是越来越大,面对当前情况,用电安全成为需要克服的问题之一,一旦发生事故,不仅会导致财产损失,同时还会威胁人民群众的生命健康。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。

关键词:电力;谐波;继电保护

引言

电力系统中的谐波是电力系统运行中几乎无法消除的因素,因为它的存在使得电力系统的各个环节总是存在一些隐藏的危害,加强对电力系统中谐波的抑制一直是科技工作人员所研究的课题之一。目前,随着电能涉及的领域日益广泛,谐波危害成为电力系统运行的主要问题,人们对谐波现象的研究也有了更多的关注,对谐波的产生以及治理进行了总结,为继电保护的科技人员提供了实质性的帮助。

1谐波

谐波(HarmonicWave),从严格的意义来讲,谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量,一般是指对周期性的非正弦电量进行傅立叶级数分解,其余大于基波频率的电流产生的电量。从广义上讲,由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。正是因为广义的谐波概念,才有了“分数谐波”“间谐波”“次谐波”。在电力系统中,谐波的产生严重危害电力系统的安全,所以说它是最大的公害。

2电力系统中继电保护的作用

在电力系统的运行过程中,继电保护装置是其中必不可少的元件。它是对电力系统中所发生的故障以及异常情况等现象进行检测的过程,并且发出一定的预警信号,将故障与电力系统进行有效的分离。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伤,也保证电力系统中的其他设施可以正常运行,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,将保护的设备快速脱离电网,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。

3谐波对继电保护装置的影响

3.1对机电型继电保护的影响

机电型继电保护装置是对电力系统中的测量部分、逻辑部分以及执行部分进行保护的过程,它是由若干个不同的机电型继电器组成,可以有效的反映出实时电压和电流的运行状态,通常情况下,如果电力系统内部发生一定的故障,机电型机电保护装置就会快速的对故障位置进行定位,减少带来的安全隐患,对于机电型继电器来说,它是由于电磁感应或者电磁力的作用下,产生不同程度的机械动作,并且在继电器中加入了不同的物理量,从而使其满足一定的目的。在电力系统的运行这种,谐波会对机电型继电保护装置造成一定的影响,这主要是由于这个类型的装置是经过电磁、电力以及机械等方面的多次转换而成,而谐波的产生可能会对电力造成一定的影响,从而导致保护装置的准确度降低,速度变慢等现象,还会引发假性故障的产生,对机电型继电保护装置的工作原理造成一定的破坏。

3.2对微机继电保护的影响

微机继电保护是当前电力系统中比较新型的一种保护装置,它是在微型计算机以及微处理器的应用下,从而构成的保护结构,在计算机的快速发展下,微机继电保护装置的可靠性也有着一定的提高。但是对于微机继电保护装置来说,谐波的大小不同也会对其造成不同的影响,它是对输入信号的一种模拟量变化,但是在电力系统的运行中,还会存在不同程度的干扰谐波,如果在电流互感器的输入过程中,没有考虑到这方面的影响,高次谐波采样频率有效的转化为相应的电信号,就会对转换器中的数字量和模拟量的转换产生一定的破坏,而且后续处理工作可能不会对程序进行有效的录用。另一方面来说,在微机继电保护装置中,它的离散和量化的采样过程也有着不同的算法,在假定信号输入的过程中,可能会存在一定的误差,并且与其他设备不能形成有效的感应。

3.3对整流型继电保护装置的影响

在电力系统中,电力网供电的理想波形是正弦波,而且由于继电保护装置中的单向导电作用,在系统参数、三相荷载以及接线方式等共同作用下,造成谐波的产生,对于继电保护工作产生不同程度的影响。高次谐波是其中最主要的影响元素,当谐波电压处于比较高的状态时,继电保护装置可能会存在操作失灵或者误动等情况,增加供电系统中电压自动调节系统的误差。而负序系统中的高次谐波电流也会对负序电流产生不同的影响,引发误动现象,甚至会破坏继电保护中的远程联动装置,导致工作无法再继续进行下去。

4在继电保护装置中应对谐波的方法

4.1对谐波振荡过电压的形成的限制。

正对此问题我们可以从以下着手,首先是在零序回路中增加阻尼,减少谐波的产生和扩大,再者是从途径来解决问题,增大电力系统的容抗和互感器的感抗,这样不会造成谐波震荡参数,也可以从设计思路来解决问题:(1)通过在互感器口加设阻尼电阻以此来减少谐波干扰,或者加消除谐波装置。(2)增加电力系统的对地电容,增加对地容抗这样也可以很大一部分抵挡谐波影响。(3)在互感器高压侧中性点使用大电容接地。(4)在电力系统的中性点使用消弧线圈接地。(5)对电网中负载进行平衡和抑制等。综上来看,在设计和思路上,我们可以多点出发,在考虑电力系统的可靠性,稳定性等方面,我们也可以从限制谐波产生,或者从设计途径来解决问题,以此来达到良好效果。

4.2加入滤波器的应用

在电力系统中,有效控制谐波产生还有个最有效的办法就是加入滤波器,这样不但可以抑制产生,还可以抑制蔓延。电容、电感和电阻组成的滤波电路称为滤波器,它的作用在于,它可以把电路中的特定频率以及线路进行有效的整合,从而对谐波进行到限制蔓延的作用,以达到消除工作。从现在来看,此阶段,有一种滤波器能达到良好的效果,那就是数字滤波器,它与模滤波器相作用,在电力系统中,它将运行路线当作为一个变量,对外界输入信号进行整合处理,从而实现频谱修改的作用,以致达到良好的应用效果。

4.3系统的改进,限制消除谐波

在电力系统中,将将电抗器与电容器串联到一起,这样就形成了有效的回路,在这个回路里,需要将谐振频率设定不一样的震动点上,以此来达到消除多次谐波的目的,因为这样的方法,成本较低,并且操作相对简单,市场需求大,这种方式被广泛运用,许多高次谐波都是采用此方法。

结束语

综上所述,对于电力系统来说,谐波的产生有着一定的危害,对机电型继电保护装置、微机继电保护等方面都有着一定的影响,有关人员需要从有源谐波治理、无源谐波治理等方面进行设计,从而减少谐波对电力系统的破坏,延长它们的使用寿命。从根本上减少谐波对电力系统的危害,提高电力系统的工作效率,到达安全用电、合理用电。

参考文献

[1]程丽.电力系统谐波对继电保护的影响研究[J].中国新通信,2017,19(1):97.

[2]肖湘宁,廖坤玉,唐松浩,等.配电网电力电子化的发展和超高次谐波新问题[J].电工技术学报,2018(4):707-720.

[3]陈国平,王德林,裘愉涛,等.继电保护面临的挑战与展望[J].电力系统自动化,2017(16):1-11.