如今，隨著電力牽引技術的高速發(fā)展，走向“高鐵時代”的中國，正大力發(fā)展電氣化鐵路。電力機車作為電氣化鐵路的運輸載體，我國一直致力于其技術革新，在節(jié)能環(huán)保理念的號召下，綠色節(jié)能機車成為發(fā)展的必然方向。本電力機車功率因數(shù)和諧波的測試方法主要參考TB/T 2517標準介紹單相交流50Hz電力機車和動車組從高壓側測試功率因數(shù)和諧波的方法。

1、電力機車功率因數(shù)和諧波測試內(nèi)容

　　電力機車交流高壓側有功功率，無功功率，視在功率，相移系數(shù)和機車功率系數(shù)，非正弦電流、電壓的有效值，諧波電流、電壓分量，諧波電流、電壓相位及等效干擾電流。

2、電力機車功率因數(shù)和諧波測試方法

　　通過測量電流、電壓信號經(jīng)計算機處理得出電力機車功率因數(shù)和諧波測試所需的諧波分量和功率因數(shù)值等。
　　電力機車功率因數(shù)和諧波測試被測信號的獲取：
　　1、 電力機車功率因數(shù)和諧波測試電流信號的采取：在電動機車或電動車組的主變壓器原邊接地端接一電流互感器做測試專用，互感器次邊接電流適配器，從適配器上取與機車或電動車組非正弦電流成比例的電壓信號，或在變壓器接地端接一分流器，從分流器上取與機車或動車組非正弦電流成比例的低電壓信號。
　　2、 電力機車功率因數(shù)和諧波測試電壓信號的采取：在電力機車或電動車組的主變壓器原邊裝測量用電壓互感器，電壓互感器次邊接電壓適配器，從適配器上取與機車或動車組非正弦電壓成比例的低電壓信號或在變壓器高壓端接電容分壓器，從分壓器上取與機車或動車組非正弦電壓成比例的低電壓信號。
　　3、 電力機車功率因數(shù)和諧波測試從電流適配器、電壓適配器或分流器、分壓器上所取信號用記錄設備記錄，或者直接油數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)或波形分析儀設備進行實時處理。
　　電力機車功率因數(shù)和諧波測試采用帶微機和具有快速傅里葉變換的波形分析儀或微機數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對被測信號進行處理。（每個信號諧波分析的最高諧波次數(shù)是31次）
　　將被采信號進行頻域分析，得到非正弦波形的各次諧波有效值及其相位在經(jīng)過相關運算得到需求的物理量。

3、電力機車功率因數(shù)和諧波測試計算方法

3.1非正弦電流的諧波分量

 …………（1）

式中：
In——n次諧波電流有效值，A；
I1——基波電流有效值，A。

3.2非正弦電流的有效值

 …………（2）

式中：
I——非正弦電流的有效值，A；
n——諧波次數(shù)。

3.3非正弦電壓的諧波分量

 …………（3）

式中：
Un——n次諧波電壓的有效值，V；
U1——基波電壓的有效值，V。

3.4非正弦電壓的有效值

 …………（4）

式中：
U——非正弦電壓的有效值，V；

3.5基波相移系數(shù)

 …………（5）

式中：
φu1——基波電壓相位；
φi1——基波電流相位。

3.6視在功率

 …………（6）

式中：
S——視在功率，KVA。

3.7有功功率

 …………（7）

式中：
P——有功功率，KW；
cosφn——第n次諧波的相移系數(shù)。

3.8功率因數(shù)

 …………（8）

3.9畸變因數(shù)

 …………（9）

3.10等效干擾電流

 …………（10）

式中：
Jp——等效干擾電流，A；
Sn——國際電報電話咨詢委員會（CCITT）規(guī)定的雜音評價系數(shù)。

3.11功率因數(shù)時域計算方法

找出一個周期內(nèi)的N個電壓和電流采樣值u（k）、i（k），k=0、1、2、3……、N-1，進行下列計算。
A1、非正弦電壓有效值
非正弦電壓有效值：

 …………（a1）

式中：
U——非正弦電壓有效值，V。
A2、非正弦電流有效值

 …………（a2）

式中：
I——非正弦電流有效值，A。
A3、有功功率

 …………（a3）

式中：
P——有功功率，KW。
A4、電流有功部分

 …………（a4）

式中：
ip（k）——電流的有功部分，A。
A5、電流無功部分

 …………（a5）

式中：
iq（k）——電流的無功部分，A。
A6、無功電流有效值

 …………（a6）

式中：
Iq——無功電流有效值，A。
A7、無功功率

 …………（a7）

式中：
Q——無功功率，KVAR。
A8、功率因數(shù)

 …………（a8）

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