配电系统继电保护中电力电子设备产生的影响研究

张腾

（山东省烟台市城市排水服务中心，山东烟台，264000）

1.1 有助于提升电流速断保护水平

从本质层面而言，电流速断保护主要是在短路电流幅值快速提升的情况下瞬间做出保护反应，能够有选择性做出继电保护，反应的速度很快，具有一定的可靠性。首先，电力电子设备的应用能够有效实现限时性的电流速断保护，主要因为整体电流速断保护具备一定的选择性，不能有效进行高长度线路的保护，所以，在采用电力电子设备期间，设定了限时速断电流的保护模式，通过带有时间限制的动作保护，提升整体的电流速断保护灵敏性，确保能够进行长线路的良好保护，在很短的时间内做出继电保护动作。其次，电力电子设备的应用还可以定时进行电流速断保护，在配电系统超负荷运行、线路主保护拒动或者是断路器拒动的情况下，通过电力电子设备即可达到定时电流速断保护的目的。

1.2 能够提升继电保护的可靠性

配电系统继电保护中采用现代化的电力电子设备，能够促使继电保护可靠性的提升，一方面，电力电子设备的应用可改善继电保护灵敏性，弥补传统继电保护技术和系统的不足，通过现代化的技术增强整体继电保护的灵敏度，有效预防出现动作不灵敏的问题。另一方面，电力电子设备的应用，还能进一步提高各方面的线路保护效果和水平，降低配电系统运行问题的发生率。

2.1 装置安装所产生的影响

电力电子装置安装期间由于继电器继电保护装置的短路问题原因和形式不同，元件启动和关闭也可能会发生不同程度的误差，使配电系统受到一定的损害，出现短路故障，不能正常运行，与此同时，过负荷功率也可能会导致发电机的运行频率快速增加，使配电系统发生故障问题，特殊状况下如果电流的温度快速提升，负荷数据值超过标准的数据值，就会导致配电系统的损耗速度加快，出现系统失衡的问题，引发严重的经济损失。另外，在电力电子设备安装的过程中，如果安装人员没有掌握专业技术和技能，就会导致出现不同程度的短路，造成严重的危害，例如：设备安装期间出现不同相之间匹配错误的问题，会引发两相、三相短路，如果电力电子设备的安装位置不准确，不能妥善处理，也会出现局部供电异常的现象，引发经济损失。

2.2 谐波所产生的影响

谐波是对配电系统运行稳定性和安全性产生影响的重要因素，目前在继电保护中电力电子设备的应用很容易产生谐波，对配电系统造成影响，例如：电力电子设备中的元件感应到基波负序电流电压异常波形，使设备不能正常激活，零部件受到损害，对继电保护功能的发挥造成不利影响。与此同时，电力电子设备在应用期间可能会受到并联谐振或是串联谐振的影响，出现严重的热量损耗问题，失去继电保护的作用，为配电系统的运行埋下安全风险[1]。

3.1 装置安装问题的应对

配电系统继电保护中电力电子设备整体结构复杂繁琐，对设备安装人员的技术要求和专业性要求非常严格，因此，在设备安装的过程中为了能够避免出现问题，应做好安装管理工作，提升人员工作专业性和技术能力的基础上，有效进行装置安装的管理。

(1)提前进行装置安装人员专业知识和技术技能的教育培训，通过系统化与专业性的培训方式，使所有装置安装人员都能掌握现代化的工作技能和知识，游刃有余完成相关装置的安装工作，有效预防，因为装置安装位置或是程序不良而出现问题。

(2)做好设备装置安装的管理工作，一旦发现设备存在故障问题，就要快速进行问题进行的反馈，使继电保护功能能够良好发挥，同时，还需强化和电力用户的配合度，引导电力用户积极参与智能化配电系统和电力电子装置的使用，强化设备的监督，预防发生风险隐患问题。

(3)装置安装的过程中需要注意，完成电力电子设备的介入操作以后，触发延迟角与换流变阻抗，都可能会导致电流受到影响，所以必须要科学合理进行电流的计算，采用现代化的技术和算法程序，精准计算电流数据值，便于合理进行设备的调整。与此同时，也可以利用操作配电系统中的设备，对机电程序进行保护，但是需要注意，所有操作流程和技术环节都必须符合准确性和可靠性的原则，对动作整定值进行保护。另外，对执行元件进行安装之前，应利用辅助措施，避免出现电力能源损耗的问题，提升继电保护的稳定性和可靠性，通过电力电子设备，将系统的突变量反映出来，合理进行继电保护整定值的设置，在没有超过整定值的状况下，避免保护装置发生误动问题和驱动问题。例如：电力电子设备安装的过程中，可将频率测试仪安装在配电系统中进行电流数据值、电压数据值的测量对比，这样在一定程度上能够起到一定的辅助作用，促使继电保护系统的良好稳定运行[2]。

3.2 谐波问题的应对

配电系统继电保护中所采用的电力电子设备，可能会因为谐波影响出现问题，不能确保继电保护的效果和性能，因此，建议在采用电力电子设备的过程中积极有效应对谐波问题，通过科学合理的措施，避免谐波对系统运行稳定性和可靠性造成影响。

（1）使用傅里叶变换技术

为避免配电系统谐波电流问题的产生，需要积极采用傅里叶变换技术进行处理，按照公式开展工作：

为了能够避免在电力电子设备应用过程中产生严重的谐波问题，可开展谐波测试的工作，自动化生成低谐波，起到继电保护的辅助作用。与此同时，为避免谐波信号出现畸变的现象，进一步增强供配电系统运行的可靠性和稳定性，应重点设置配电线路的主保护模式，简而言之，就是在微波线路中设置滤波保护的装置，有效预防出现误动的现象，确保继电保护功能的持续性发挥[3]。

（2）采用智能化设备

近年来，我国科学技术快速创新和改革发展的过程中，不同区域的智能化配电网建设程度和效果有所不同，经济欠发达的区域存在智能化配电网建设资金过少的问题，使整体配电网的建设水平难以提升，与此同时，在电力电子设备实际应用期间，风险控制的成本较高，只有合理采用智能化的设备，才能在提升配电网运行水平的基础上，减少风险控制的成本。因此，建议在继电保护电力电子设备应用的过程中，科学合理投入智能化高端设备，提供充足的资金，引进国际现代化的继电保护电力电子设备，配置先进的信息化系统，强化设备的保养和检查运维力度。其次，在应用现代化电力电子设备的过程中，还需不断进行新技术和设备的研究开发，改善继电保护动作和功能，利用先进的技术和智能化设备等，促使继电保护系统的良好运行，构建电力电子设备稳定运作的智能化环境[4]。

（3）强化设备的管控

近年来，我国很多配电系统中已经开始重点采用先进的继电保护电力电子设备，虽然能够不断提升配电系统的运行稳定性和可靠性，但是依然存在很多亟待解决的问题，所以必须要强化电力电子设备的管理力度，预防问题的发生对配电系统安全稳定运行造成不利影响。其一，在发生三相短路故障问题后，电力电子设备的应用可能会使整个配电系统的电流受到影响，所以必须按照三相短路故障的特点和实际情况，科学合理进行设备的管理和维护，预防继电保护受到外界干扰影响，提升电流保护的稳定性和可靠性；
其二，重点研究和分析配电系统回路中序电流的特点，对系统内的序电流进行对比，明确在不同场景和工况中进行系统不同谐波和故障问题区分的方法，例如：在整体的继电保护电力电子设备中，设置正常运作和故障状态下的基波电流，安装信号开关，有效进行信号的控制，这样在电力电子设备应用期间，就能全面进行电流检测，为有效完成电流保护提供保障。值得一提的是，次谐波的谐波数据值过高或是失效，可能会触发相应的检查保护功能，所以需要根据实际情况，科学合理进行调整和控制；
其三，在电力电子设备实际管控的过程中，采用基波电流信号开关的形式进行电流保护，能够代替继电气设备的电流检测工作，使电力电子设备对配电系统所产生的谐波影响问题消除，以免因为接线过于复杂，使系统出现阻抗过高的问题，有效完成核心馈线电流保护的操作，并且在之后的设备管理过程中，还能准确进行正常设备和故障设备的区分，对系统参数采集、收集、分析，完善其中的数据源，为继电保护的分析和验证提供基础依据。在采用电力电子设备故障和谐波电流区分方式以后，还能够提升电流保护的速动性和灵敏度，通过采集电力电子设备的信号，可以有效消除继电保护谐波误差，与此同时，还能强化对故障设备的诊断和判断力度，利用改进算法进行原本系统阻抗分布的调整，将故障电流作为依据进行故障特征量的判断，从而精准分析电力电子设备在应用过程中的实际情况，使配电系统继电保护处于最佳的状态，整体配电系统的负荷水平、出力配置等都能符合继电保护整定值的标准，因此，在电力电子设备管理期间，应重点采用故障和谐波电流区分的技术方式，促使配电系统继电保护功能的提升。

（4）提升设备的质量

配电系统继电保护中电力电子设备的质量，对整体系统的继电保护水平也会产生影响，如果不能确保设备的质量符合标准，将会导致配电系统的继电保护水平降低，一旦电力电子设备长时间存在故障问题，会使电网运行受到损害，因此，相关部门在使用电力电子设备的过程中，需按照配电系统继电保护的需求和特点，制定完善的设备质量控制方案和计划。如图1所示，首先，在安装电力电子设备之前，安排专业的技术人员和管理人员对所有电力电子设备的质量和性能进行检测检验，一旦发现设备存在性能的问题或是质量的缺陷，就要快速及时进行处理，将其更换成为质量与性能符合标准规范的设备，以免应用质量不合格的电力电子设备导致配电系统继电保护的性能受到影响。

图1 设备质量的控制流程