如今，随着电力牵引技术的高速发展，走向“高铁时代”的中国，正大力发展电气化铁路。电力机车作为电气化铁路的运输载体，我国一直致力于其技术革新，在节能环保理念的号召下，绿色节能机车成为发展的必然方向。本电力机车功率因数和谐波的测试方法主要参考TB/T 2517标准介绍单相交流50Hz电力机车和动车组从高压侧测试功率因数和谐波的方法。

1、电力机车功率因数和谐波测试内容

　　电力机车交流高压侧有功功率，无功功率，视在功率，相移系数和机车功率系数，非正弦电流、电压的有效值，谐波电流、电压分量，谐波电流、电压相位及等效干扰电流。

2、电力机车功率因数和谐波测试方法

　　通过测量电流、电压信号经计算机处理得出电力机车功率因数和谐波测试所需的谐波分量和功率因数值等。
　　电力机车功率因数和谐波测试被测信号的获取：
　　1、 电力机车功率因数和谐波测试电流信号的采取：在电动机车或电动车组的主变压器原边接地端接一电流互感器做测试专用，互感器次边接电流适配器，从适配器上取与机车或电动车组非正弦电流成比例的电压信号，或在变压器接地端接一分流器，从分流器上取与机车或动车组非正弦电流成比例的低电压信号。
　　2、 电力机车功率因数和谐波测试电压信号的采取：在电力机车或电动车组的主变压器原边装测量用电压互感器，电压互感器次边接电压适配器，从适配器上取与机车或动车组非正弦电压成比例的低电压信号或在变压器高压端接电容分压器，从分压器上取与机车或动车组非正弦电压成比例的低电压信号。
　　3、 电力机车功率因数和谐波测试从电流适配器、电压适配器或分流器、分压器上所取信号用记录设备记录，或者直接油数据采集与处理系统或波形分析仪设备进行实时处理。
　　电力机车功率因数和谐波测试采用带微机和具有快速傅里叶变换的波形分析仪或微机数据采集与处理系统对被测信号进行处理。（每个信号谐波分析的最高谐波次数是31次）
　　将被采信号进行频域分析，得到非正弦波形的各次谐波有效值及其相位在经过相关运算得到需求的物理量。

3、电力机车功率因数和谐波测试计算方法

3.1非正弦电流的谐波分量

 …………（1）

式中：
In——n次谐波电流有效值，A；
I1——基波电流有效值，A。

3.2非正弦电流的有效值

 …………（2）

式中：
I——非正弦电流的有效值，A；
n——谐波次数。

3.3非正弦电压的谐波分量

 …………（3）

式中：
Un——n次谐波电压的有效值，V；
U1——基波电压的有效值，V。

3.4非正弦电压的有效值

 …………（4）

式中：
U——非正弦电压的有效值，V；

3.5基波相移系数

 …………（5）

式中：
φu1——基波电压相位；
φi1——基波电流相位。

3.6视在功率

 …………（6）

式中：
S——视在功率，KVA。

3.7有功功率

 …………（7）

式中：
P——有功功率，KW；
cosφn——第n次谐波的相移系数。

3.8功率因数

 …………（8）

3.9畸变因数

 …………（9）

3.10等效干扰电流

 …………（10）

式中：
Jp——等效干扰电流，A；
Sn——国际电报电话咨询委员会（CCITT）规定的杂音评价系数。

3.11功率因数时域计算方法

找出一个周期内的N个电压和电流采样值u（k）、i（k），k=0、1、2、3……、N-1，进行下列计算。
A1、非正弦电压有效值
非正弦电压有效值：

 …………（a1）

式中：
U——非正弦电压有效值，V。
A2、非正弦电流有效值

 …………（a2）

式中：
I——非正弦电流有效值，A。
A3、有功功率

 …………（a3）

式中：
P——有功功率，KW。
A4、电流有功部分

 …………（a4）

式中：
ip（k）——电流的有功部分，A。
A5、电流无功部分

 …………（a5）

式中：
iq（k）——电流的无功部分，A。
A6、无功电流有效值

 …………（a6）

式中：
Iq——无功电流有效值，A。
A7、无功功率

 …………（a7）

式中：
Q——无功功率，KVAR。
A8、功率因数

 …………（a8）

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