摘要：电力谐波对电网所造成的危害巨大，已成为威胁电力系统与用电设备安全运行的“电力公害”。文章通过对电力谐波进行解析，对其产生的来源及其原因进行介绍，分析电力系统谐波对继电保护自动装置的影响，并提出降低电力谐波的防治措施，保障电力系统的正常运行。
关键词：电力系统；谐波；继电保护
一、谐波概述
谐波由声学演变而来，其简称为HW。从电工学角度来分析，谐波是指电气量产生的正弦波分量，其频率一般比基波大。谐波不一定是基波整数倍，研究学者称其为分数谐波，也叫做间谐波。如果间谐的频率比工频低，则称之为次谐波。运行中的电力系统，若产生谐波，最大因素便是非线性负载。非线性负载一旦介入，电力系统的电流、电压将导致高次谐波的出现。电力系统如果产生了谐波，对供电质量有很大影响，情况比较危急时，电网安全将得不到保障，这也是人们对谐波如此畏惧的原因之一。
二、电力系统谐波对继电保护的影响
对于谐波来讲，其在电力系统中的出现，会导致当中电气设备的工作性能受到极大的影响，甚至会引发短路故障。与此同时，电气设备的损耗也会因大量谐波的出现而呈现加速状态，同时会极大的缩短电气设备的使用年限。具体来讲，电力系统谐波对继电保护的影响有以下几方面。
2.1谐波对距离保护与整流型继电设备的影晌
当故障问题在电力系统出现后，如谐波电流在系统中存在，则误差在基波阻抗值和谐波阻抗值之间会表现出较大的特征。与此同时，由于谐波在电流中的比重较大，所以为了避免继电保护装置出现误操作，需要采取有针对性的措施来对谐波予以处理。相关研究表面，以5为分界线，当电力系统中的谐波含量低于此值时，则机电保护设备不会因此受到太大的影响。然而，实际情况却以此情况存在出入，在对电力系统中的谐波含量进行检测后发现，很多情况下此值均大于5，所以表明继电保护设备会因此存在不同程度的影响。同时，谐波的出现，对整流型继电保护装置也会造成不同程度的影响，例如，当三相谐波在电力系统中呈现不相等与非对称情况时，则较大的谐波便会在负序滤波设备中出现，同时谐波经过裂相回路的放大处理后，会极大的增加直流脉动，从而导致误操作、无启动情况在继电保护设备中出现。
2.2谐波对继电器与自动装置产生的影
当一定量的谐波存在继电设备中的电流时，则在基波整定条件下，电磁继电设备可在谐波作用下进行启动，但是，当继电设备接入到谐波电压之后，便会导致正误差的出现，从而极易因此引发低压继电设备出现误动作。通常来讲，对于电磁继电设备来讲，其动作速度较为缓慢，并且对定制误差的要求也较为宽泛。其中，当谐波含量小于10时，电磁继电设备不会因谐波出现过大的影响。但是，需要注意的是，如谐波含量较大，并且谐波的衰减速度比较慢的情况下，电磁继电设备便会有较大概率出现误动作和无启动等问题，从而引发电力系统出现相应的故障，影响电力系统的正常工作。
2.3谐波对负序量启动元件的影
通常来讲，继电保护装置主要以电网中负序电流增量作为启动量，同时包括线路主保护与变压设备主保护。对于此种形式的继电保护装置，如果电力系统中存在谐波，则会对其工作状态有着较大程度的干扰，并且保护回路中一旦进入畸形电流或电压，则必然会导致误启动或误操作情况的出现。
2.4谐波给变压器保护造成影响
变压器差动保护的起动判据一般都是选择突变量。LFP900系列变压器保护的判据选择的是基于半周积分算法的相电流工频变化量，而CST141，CST140型保护的起动判据选择的是相电流采样值的突变量，在这两种情况下依然可能会受到谐波的影响，出现保护异常起动的情况就非常大。
2.5谐波给电网造成影响
如果系统中含有谐波分量，继电保护工作就很可能出现异常，并联或串联谐振可能会出现在二次系统的谐波感抗与容抗间，因此无法保障二次回路的安全。这样就要求我们在进行设计的时候，慎重的选择二次设备，不要让二次系统固有频率靠近系统中含量较多的整次谐波频率；要注意设计好消谐回路，努力不要让谐波造成谐振过电压。为了避免铁磁谐振，在500kV系统中使用电容式电压互感器CVT，系统运作时监视好二次回路，空中线路要短。
2.6谐波电流和谐波电压都将对系统中的一次和二次设备造成不利的影响，使设备在工作中出现异常。电力系统谐波的出现将不会使继电保护设备保持原来的特性。因为各种继电器在类型上是有差异的，必然会在设计性能和工作原理上表现出差异性来，而且谐波对其影响也是有差异的。
输入的电流和电压波形的不正常变化会使这些性能恶化。保护装置之所以能够进行高精度的各种保护运算，是因为它清除了电力系统直流分量和高次谐波分量的数据，当然这需要硬件模拟滤波器和软件数字滤波器的帮助。运算放大器的带通滤波器和共振型电流互感器的带通滤波器是比较常见和普遍使用的两种模拟滤波器，二者相比较而言，运算放大器的带通滤波器的适用范围更广，更受欢迎，因为它体积小和精确度高，而数字滤波器的可靠性非常好，它不受诸如温度这样的外界环境影响，主要是通过软件实现的。
三、消除谐波的措施
通过上文的论述可知，谐波对电力系统的影响是很大的，因此需要采取有效的措施对谐波问题予以消除。要想消除谐波，有很多的方法，但是所有的方法并不是尽善尽美的，其中还不乏存在一些弊端。如果从整体性上来看，消除谐波的有效方法就是要对振荡过电压进行消除。具体的方法是将电网对互感器的感抗予以消除，紧接着，为了防止谐波共振的进一步发展，还要加以进一步的限制，主要采取的措施是零序回路或者将阻尼增加。笔者由此提出了以下几点解决措施。一是要对电磁式电压互感器予以慎重的选择，重点以良好的性能为选择重点。对电网的对地电容予以进一步的提高是第二个方法。三是要确保电压互感器中的中性点与地面具有一定的距离，不能直接进行接触。四是在互感器的三角绕组口的位置上安装阻尼电阻以及消谐装置，这样也能在一定程度上起到消除谐波的作用。此外，还可以将中性点通过电阻进行接地处理，大容量接地也是可以的。
在互感器开口处的三角绕组端，设置消除谐装置，可以通过瞬间断续触发接在电压互感器开口的双向可控硅，这样就可以保证短接电压互感器瞬间断续，使得谐振回路阻尼以及系统自身的零序电压在零序电阻的作用下增加，从而释放出谐波振能量。如果阻尼电阻是接在电压互感器开口三角绕组端进行消谐时，那么消谐的作用和外接阻尼电阻大小有直接关系，电阻越小，效果越好。电阻为零时，效果最好。在双控硅瞬间断续短接时，与外接阻尼电阻为零是一样的，不会影响其他继电器及自动装置的运行。根据实践检验，这种装置对电流系统多频谐波振的问题有效的进行了解决，此外，该装置不但可以分辨谐波振的频率，还能及时检测到谐波，并采取有效的措施消除谐波，对谐波振接地及电网故障可以进行区分，不会造成自动化装置及继电器的故障，装置设置简单可靠，不涉及一次设备，对无人值守的自动化变电站较为适用。
结语：
谐波的危害逐渐突显，对继电保护自动装置产生严重的影响，所以真对谐波产生的原因进行有针对性的治理具有重要的意义，是电力系统运行、经济发展的必然选择。谐波治理面临诸多困难，非线性负荷每时每刻都在发生着变化，如电弧炉、中频炉在出炉时会停运，在熔化和冶炼过程中，出力又有变化，而目前有源滤波器尚未全面推广。
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