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

1、電力機(jī)車功率因數(shù)和諧波測試內(nèi)容

　　電力機(jī)車交流高壓側(cè)有功功率，無功功率，視在功率，相移系數(shù)和機(jī)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(jī)車功率因數(shù)和諧波測試方法

　　通過測量電流、電壓信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得出電力機(jī)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(jī)車功率因數(shù)和諧波測試被測信號(hào)的獲取：
　　1、 電力機(jī)車功率因數(shù)和諧波測試電流信號(hào)的采取：在電動(dòng)機(jī)車或電動(dòng)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(jī)車或電動(dòng)車組非正弦電流成比例的電壓信號(hào)，或在變壓器接地端接一分流器，從分流器上取與機(jī)車或動(dòng)車組非正弦電流成比例的低電壓信號(hào)。
　　2、 電力機(jī)車功率因數(shù)和諧波測試電壓信號(hào)的采取：在電力機(jī)車或電動(dòng)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(jī)車或動(dòng)車組非正弦電壓成比例的低電壓信號(hào)或在變壓器高壓端接電容分壓器，從分壓器上取與機(jī)車或動(dòng)車組非正弦電壓成比例的低電壓信號(hào)。
　　3、 電力機(jī)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(hào)用記錄設(shè)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(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。
　　電力機(jī)車功率因數(shù)和諧波測試采用帶微機(jī)和具有快速傅里葉變換的波形分析儀或微機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行處理。（每個(gè)信號(hào)諧波分析的最高諧波次數(shù)是31次）
　　將被采信號(hào)進(jìn)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(guān)運(yùn)算得到需求的物理量。

3、電力機(jī)車功率因數(shù)和諧波測試計(jì)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(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）規(guī)定的雜音評(píng)價(jià)系數(shù)。

3.11功率因數(shù)時(shí)域計(jì)算方法

找出一個(gè)周期內(nèi)的N個(gè)電壓和電流采樣值u（k）、i（k），k=0、1、2、3……、N-1，進(jìn)行下列計(jì)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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