配電系統繼電保護中電力電子設備產生的影響研究

張騰

（山東省煙臺市城市排水服務中心，山東煙臺，264000）

1 配電系統繼電保護中電力電子設備應用價值

1.1 有助于提升電流速斷保護水平

從本質層面而言，電流速斷保護主要是在短路電流幅值快速提升的情況下瞬間做出保護反應，能夠有選擇性做出繼電保護，反應的速度很快，具有一定的可靠性。首先，電力電子設備的應用能夠有效實現限時性的電流速斷保護，主要因為整體電流速斷保護具備一定的選擇性，不能有效進行高長度線路的保護，所以，在采用電力電子設備期間，設定了限時速斷電流的保護模式，通過帶有時間限制的動作保護，提升整體的電流速斷保護靈敏性，確保能夠進行長線路的良好保護，在很短的時間內做出繼電保護動作。其次，電力電子設備的應用還可以定時進行電流速斷保護，在配電系統超負荷運行、線路主保護拒動或者是斷路器拒動的情況下，通過電力電子設備即可達到定時電流速斷保護的目的。

1.2 能夠提升繼電保護的可靠性

配電系統繼電保護中采用現代化的電力電子設備，能夠促使繼電保護可靠性的提升，一方面，電力電子設備的應用可改善繼電保護靈敏性，彌補傳統繼電保護技術和系統的不足，通過現代化的技術增強整體繼電保護的靈敏度，有效預防出現動作不靈敏的問題。另一方面，電力電子設備的應用，還能進一步提高各方面的線路保護效果和水平，降低配電系統運行問題的發生率。

2 配電系統繼電保護中電力電子設備產生的影響

2.1 裝置安裝所產生的影響

電力電子裝置安裝期間由于繼電器繼電保護裝置的短路問題原因和形式不同，元件啟動和關閉也可能會發生不同程度的誤差，使配電系統受到一定的損害，出現短路故障，不能正常運行，與此同時，過負荷功率也可能會導致發電機的運行頻率快速增加，使配電系統發生故障問題，特殊狀況下如果電流的溫度快速提升，負荷數據值超過標準的數據值，就會導致配電系統的損耗速度加快，出現系統失衡的問題，引發嚴重的經濟損失。另外，在電力電子設備安裝的過程中，如果安裝人員沒有掌握專業技術和技能，就會導致出現不同程度的短路，造成嚴重的危害，例如：設備安裝期間出現不同相之間匹配錯誤的問題，會引發兩相、三相短路，如果電力電子設備的安裝位置不準確，不能妥善處理，也會出現局部供電異常的現象，引發經濟損失。

2.2 諧波所產生的影響

諧波是對配電系統運行穩定性和安全性產生影響的重要因素，目前在繼電保護中電力電子設備的應用很容易產生諧波，對配電系統造成影響，例如：電力電子設備中的元件感應到基波負序電流電壓異常波形，使設備不能正常激活，零部件受到損害，對繼電保護功能的發揮造成不利影響。與此同時，電力電子設備在應用期間可能會受到并聯諧振或是串聯諧振的影響，出現嚴重的熱量損耗問題，失去繼電保護的作用，為配電系統的運行埋下安全風險[1]。

3 配電系統繼電保護中電力電子設備問題的應對

3.1 裝置安裝問題的應對

配電系統繼電保護中電力電子設備整體結構復雜繁瑣，對設備安裝人員的技術要求和專業性要求非常嚴格，因此，在設備安裝的過程中為了能夠避免出現問題，應做好安裝管理工作，提升人員工作專業性和技術能力的基礎上，有效進行裝置安裝的管理。

(1)提前進行裝置安裝人員專業知識和技術技能的教育培訓，通過系統化與專業性的培訓方式，使所有裝置安裝人員都能掌握現代化的工作技能和知識，游刃有余完成相關裝置的安裝工作，有效預防，因為裝置安裝位置或是程序不良而出現問題。

(2)做好設備裝置安裝的管理工作，一旦發現設備存在故障問題，就要快速進行問題進行的反饋，使繼電保護功能能夠良好發揮，同時，還需強化和電力用戶的配合度，引導電力用戶積極參與智能化配電系統和電力電子裝置的使用，強化設備的監督，預防發生風險隱患問題。

(3)裝置安裝的過程中需要注意，完成電力電子設備的介入操作以后，觸發延遲角與換流變阻抗，都可能會導致電流受到影響，所以必須要科學合理進行電流的計算，采用現代化的技術和算法程序，精準計算電流數據值，便于合理進行設備的調整。與此同時，也可以利用操作配電系統中的設備，對機電程序進行保護，但是需要注意，所有操作流程和技術環節都必須符合準確性和可靠性的原則，對動作整定值進行保護。另外，對執行元件進行安裝之前，應利用輔助措施，避免出現電力能源損耗的問題，提升繼電保護的穩定性和可靠性，通過電力電子設備，將系統的突變量反映出來，合理進行繼電保護整定值的設置，在沒有超過整定值的狀況下，避免保護裝置發生誤動問題和驅動問題。例如：電力電子設備安裝的過程中，可將頻率測試儀安裝在配電系統中進行電流數據值、電壓數據值的測量對比，這樣在一定程度上能夠起到一定的輔助作用，促使繼電保護系統的良好穩定運行[2]。

3.2 諧波問題的應對

配電系統繼電保護中所采用的電力電子設備，可能會因為諧波影響出現問題，不能確保繼電保護的效果和性能，因此，建議在采用電力電子設備的過程中積極有效應對諧波問題，通過科學合理的措施，避免諧波對系統運行穩定性和可靠性造成影響。

（1）使用傅里葉變換技術

為避免配電系統諧波電流問題的產生，需要積極采用傅里葉變換技術進行處理，按照公式開展工作：

為了能夠避免在電力電子設備應用過程中產生嚴重的諧波問題，可開展諧波測試的工作，自動化生成低諧波，起到繼電保護的輔助作用。與此同時，為避免諧波信號出現畸變的現象，進一步增強供配電系統運行的可靠性和穩定性，應重點設置配電線路的主保護模式，簡而言之，就是在微波線路中設置濾波保護的裝置，有效預防出現誤動的現象，確保繼電保護功能的持續性發揮[3]。

（2）采用智能化設備

近年來，我國科學技術快速創新和改革發展的過程中，不同區域的智能化配電網建設程度和效果有所不同，經濟欠發達的區域存在智能化配電網建設資金過少的問題，使整體配電網的建設水平難以提升，與此同時，在電力電子設備實際應用期間，風險控制的成本較高，只有合理采用智能化的設備，才能在提升配電網運行水平的基礎上，減少風險控制的成本。因此，建議在繼電保護電力電子設備應用的過程中，科學合理投入智能化高端設備，提供充足的資金，引進國際現代化的繼電保護電力電子設備，配置先進的信息化系統，強化設備的保養和檢查運維力度。其次，在應用現代化電力電子設備的過程中，還需不斷進行新技術和設備的研究開發，改善繼電保護動作和功能，利用先進的技術和智能化設備等，促使繼電保護系統的良好運行，構建電力電子設備穩定運作的智能化環境[4]。

（3）強化設備的管控

近年來，我國很多配電系統中已經開始重點采用先進的繼電保護電力電子設備，雖然能夠不斷提升配電系統的運行穩定性和可靠性，但是依然存在很多亟待解決的問題，所以必須要強化電力電子設備的管理力度，預防問題的發生對配電系統安全穩定運行造成不利影響。其一，在發生三相短路故障問題后，電力電子設備的應用可能會使整個配電系統的電流受到影響，所以必須按照三相短路故障的特點和實際情況，科學合理進行設備的管理和維護，預防繼電保護受到外界干擾影響，提升電流保護的穩定性和可靠性；其二，重點研究和分析配電系統回路中序電流的特點，對系統內的序電流進行對比，明確在不同場景和工況中進行系統不同諧波和故障問題區分的方法，例如：在整體的繼電保護電力電子設備中，設置正常運作和故障狀態下的基波電流，安裝信號開關，有效進行信號的控制，這樣在電力電子設備應用期間，就能全面進行電流檢測，為有效完成電流保護提供保障。值得一提的是，次諧波的諧波數據值過高或是失效，可能會觸發相應的檢查保護功能，所以需要根據實際情況，科學合理進行調整和控制；其三，在電力電子設備實際管控的過程中，采用基波電流信號開關的形式進行電流保護，能夠代替繼電氣設備的電流檢測工作，使電力電子設備對配電系統所產生的諧波影響問題消除，以免因為接線過于復雜，使系統出現阻抗過高的問題，有效完成核心饋線電流保護的操作，并且在之后的設備管理過程中，還能準確進行正常設備和故障設備的區分，對系統參數采集、收集、分析，完善其中的數據源，為繼電保護的分析和驗證提供基礎依據。在采用電力電子設備故障和諧波電流區分方式以后，還能夠提升電流保護的速動性和靈敏度，通過采集電力電子設備的信號，可以有效消除繼電保護諧波誤差，與此同時，還能強化對故障設備的診斷和判斷力度，利用改進算法進行原本系統阻抗分布的調整，將故障電流作為依據進行故障特征量的判斷，從而精準分析電力電子設備在應用過程中的實際情況，使配電系統繼電保護處于最佳的狀態，整體配電系統的負荷水平、出力配置等都能符合繼電保護整定值的標準，因此，在電力電子設備管理期間，應重點采用故障和諧波電流區分的技術方式，促使配電系統繼電保護功能的提升。

（4）提升設備的質量

配電系統繼電保護中電力電子設備的質量，對整體系統的繼電保護水平也會產生影響，如果不能確保設備的質量符合標準，將會導致配電系統的繼電保護水平降低，一旦電力電子設備長時間存在故障問題，會使電網運行受到損害，因此，相關部門在使用電力電子設備的過程中，需按照配電系統繼電保護的需求和特點，制定完善的設備質量控制方案和計劃。如圖1所示，首先，在安裝電力電子設備之前，安排專業的技術人員和管理人員對所有電力電子設備的質量和性能進行檢測檢驗，一旦發現設備存在性能的問題或是質量的缺陷，就要快速及時進行處理，將其更換成為質量與性能符合標準規范的設備，以免應用質量不合格的電力電子設備導致配電系統繼電保護的性能受到影響。

圖1 設備質量的控制流程