电气化铁道谐波测量方法研究3
关于电气化铁道牵引供电系统谐波和无功补偿技术的研究
关于电气化铁道牵引供电系统谐波和无功补偿技术的研究作者：朱国顺来源：《科技资讯》2011年第11期摘要:本文首先介绍了我国电气化铁道牵引负荷的特点及电气化铁道牵引供电系统谐波和无功的危害,接着分析了我国电气化铁道牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用现状及发展趋势。
本文的研究具有一定的参考价值和现实意义。
关键词:电气化铁道供电系统谐波补偿无功补偿中图分类号:TM1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(b)-0129-01目前,过低的电力电子装置功率因数,严重的影响了供电质量并给电网带来大量额外负担。
随着我国广泛应用电力电子装置,谐波污染在电网中变的更加严重。
提高功率因数并消除谐波污染成为我国铁道电力电子技术中的一个重要课题。
铁路运输未来发展的主导方向将会是电气化铁道,由于其突出的特点,电气化铁道牵引供电系统无功功率就地补偿和谐波污染治理引起了各界密切关注。
电力机车产生的无功和谐波,对电力系统的稳定、经济及安全运行构成了一定威胁,同时它也影响了电网电能质量,使主要电气设备产生附加损耗。
目前有两条基本思路来解决电气化铁道牵引供电系统谐波污染和低功率因数问题[1]:(1)按需要对其功率因数实施控制,对电力电子装置本身进行改进,使其不消耗无功功率且不产生谐波;(2)通过装设补偿装置,来补偿其谐波或无功功率。
1 我国电气化铁道牵引负荷的特征我国单相工频交流的电气化铁道牵引负荷主要有以下特点。
(1)牵引负荷具有稳态奇次性,电力机车牵引负荷在稳态运行时只产生奇次谐波电流。
(2)牵引负荷的相位分布广,复平面的四个象限上,且随着谐波次数的升高,谐波相量可均匀出现在四个象限上。
(3)牵引负荷具有随机波动性,负荷的波动性降低了牵引供电设备容量利用率,导致牵引网及牵引变电所上的电压出现波动。
牵引负荷的随机波动性主要是负荷电流的大幅度剧烈波动。
(4)牵引负荷具有不对称性和单相独立性,相对三相系统,牵引负荷产生大量负序电流,具有不对称性。
电气化铁道谐波预测评估方法的研究
关键词：电气化铁道；谐波；特殊性；评估方法 Abstract: Introduces the characteristics of electrified railway harmonics and the affection to its evaluation method,
illustrates the principles of evaluation, the deduction of calculation formula and the application examples. The prediction and evaluation method of electrified railway harmonics, fairly practical and advanced, is a kind of method for predicting, evaluating and calculating the harmonics of traction distorted load of feeder lines before their being lined up to the HV power grid, and it complies with both the characteristics of electrified railway harmonics and the principles in the third grade evaluation method in national standard directive GB/Z 17625.4-2000.
荷，简称电铁牵引畸变负荷。 从上述电铁谐波的产生、合成和变换过程可 知，它与一般的电力谐波相比，较为复杂，具有明 显的特殊性。 1．2 对电铁谐波特殊性的探讨 电铁谐波对公用电网的影响问题能否合理解 决， 是涉及电网电能质量和电铁建设顺利发展的一 件大事， 自 1980 年提出， 特别自国家标准局于 1986 年发文决定制订国家谐波标准并明确水电部、 铁道 部为负责起草单位之后， 一直受到国家有关方面的 高度重视。铁道、电力行业部门不但单独多次立项 进行科学研究，而且在国家有关计划、标准主管部 门的领导协调下，铁道、电力部门还开展了多项联 合科技工作， 其中有代表性的电铁谐波工作发展历 程为下列 4 项： （1）1987 年由国家标准局、水电部和铁道部 联合组团赴英国考察电铁谐波标准技术，在出国 “工作报告”中，提出了谐波国标制订须考虑电铁 谐波特殊性的建议。 （2）1992 年国家技术监督局、国家计委重点 建设监督司，组织能源部、铁道部召开谐波国家标 准起草协调会，在会后“纪要”中指出电铁谐波具
浅谈电力系统谐波检测及抑制方法
浅谈电力系统谐波检测及抑制方法摘要：电力系统谐波是由于现代电子设备日益普及而产生的一种新型电能质量问题。
本文在分析电力系统谐波特征的基础上，探讨了目前谐波检测技术的发展状况，同时介绍了几种谐波抑制方法。
最后，本文提出了针对电力系统谐波的合理解决方案，以期有效降低谐波对电力设备的影响。
关键词：电力系统，谐波检测，谐波抑制，电能质量正文：随着现代电子设备的普及和高速发展，电力系统谐波问题越来越引起人们的关注。
由于电力系统中存在着各种电器设备，这些设备中存在许多非线性元件，产生的非线性负载将会导致电能质量的恶化，从而引起谐波问题。
针对电力系统谐波问题，需要采取有效的技术手段进行检测和抑制。
一、谐波检测技术谐波检测技术可以通过准确测量电压电流波形上的失真程度，确定电力系统中的谐波状况。
现代电子设备的高频特点和非线性元件的存在，使得传统的模拟测量方法越来越无法满足工程需要。
目前，数字信号处理技术成为了谐波检测技术的主要手段，数字化谐波分析仪的应用也日益广泛。
二、谐波抑制方法目前，谐波抑制方法主要包括直接方法和间接方法两种。
1、直接方法直接方法是指通过增加滤波器等装置直接消除谐波分量或基波分量的方法。
目前较为普遍的直接方法是谐波滤波器。
谐波滤波器分为有源谐波滤波器和无源谐波滤波器两种，其中有源谐波滤波器包括H营和L营两类，无源谐波滤波器包括平行谐波滤波器和串联谐波滤波器两类。
2、间接方法间接方法主要是指改善电路的结构和控制方法，从而达到抑制谐波的目的。
较为典型的间接方法包括电容补偿、电感滤波、交流电调压、功率因数补偿等。
三、谐波抑制综合方案充分综合采用直接方法、间接方法以及电力系统的调整等多种手段，才能制定出一套具有可行性的谐波抑制方案。
本文提出的谐波抑制综合方案包括:1、采用电力电容器组和电感滤波器，通过直接方法降低电力系统谐波水平。
2、在电力系统的控制中加入波形纠正功能，实现无功功率和有功功率之间的分离，调整电力系统的谐波响应。
电气化铁路用户的谐波分析与治理方案
２ ． ２ 电气化铁路 的谐 波治理方案 谐 波对 电力系 统及 电力 设备 的危 害 已引
起 广 泛 关 注 。 包 头 电 网 就 曾发 生 过 由于 谐 波 侵 扰 导 致 停 电的 事 故 。针 对 电气 化 铁 路 谐 波 我 们
器的特点不同， 抑制 谐波 的原理也有很大差异 。 我们应根据 电气化铁路用户及 电力系统的具体
情 况 采 取 相 适 宜 的谐 波 治理 方 案 ，才 能 使 用 户
波对 电力系 统的影响，对于早期的韶 山型 电力 机车还应考虑 ３次及其他 谐波对 电力系统的影
响。
可 以采取 以下治理方案。 ２ ． ２ ． １ 采 用新型 电力机车
与 先 前 韶 山型 电 力机 车 相 比 ， Ｓ Ｓ ４改 进 型
Ｔ ３ 、Ｔ ４ ，投入 六臂 桥。 因此 电力机 车从 电力 系统 中吸收的是缺角的正弦波 ，给 电网留下 的 是 另一部分缺角的正弦波 ，显然其 留下部分含 有大量 的谐波 。因为平波 电抗器 的谐波 阻抗远 远 大于系统 的交流 谐波 阻抗 ， 这种谐波源注入
电 网 的 谐波 只 由 直 流 侧 电流 和 各 半 导 体 的切 换 方 式 决 定 。 且 电 流 谐 波 成 分 基 本 与 交 流 侧 的 内 阻和 电 压 无 关 ， 所 以这 种 谐 波源 可 以被 看 成 是
ＧＢ ／ Ｔ １ ４ ５ ４ ９ — １ ９ ９ ３《 电能 质量 公用 电网谐 压反而会 放大数倍，导致设备的损坏 。此 外， 做 了相 应规 定。对 于 １ １ ０ ＫＶ电 网注入 公共 连
接 点 的谐 波 电流 允 许 值 为 如 表 ２ 。 当 电 网 公 共 连 接 点 的 最 小 短 路 容 量 不 同
电气化铁路中谐波_无功_负序电流的实时检测方法
p Σ ( t ) =〈 u , i 〉=〈 u , i p 〉=
n =1
∑u i
n np
e. 零功率电流 :
iz = i - i p
即总电流中功率电流 i p 之外的部分 ,根据功率电流 的定义可知 : p Σz ( t ) =〈 u , i z 〉=〈 u , i - i p 〉= 0 所以零功率电流 i z 与 u 正交 , i p 就是 i 在 u 上的投 影。 上面的结果都是在瞬时条件下得到的 , 因而从 理论上讲 ,若有一个合适的功率补偿装置与负载并 联 ,就可以无延时地补偿 i z 。
0 引言
电气化铁路供电系统的负载是电力机车 , 由于 机车的功率大 ,速度 、 负载状况变化频繁 , 因此牵引 电网具有功率因数低 、 谐波含量高 、 负序电流大的特 点 ,不但自身损耗大 ,对公共电网及铁路沿线的设备 也带来了严重的危害 ,必须采取措施治理 。 目前常用的固定容量并联电容器组和 LC 滤波 器等无源设备 ,不能根据负载情况灵活地调节补偿 容量 ,在使用中常出现过补偿和欠补偿 ,无法有效解 决现代化高速 、 重载机车带来的问题 。静止无功发 生器 、 有源滤波器等有源电能质量调节设备体积小 、 重量轻 ,可以根据负载状况灵活调节补偿容量 ,在工 业系统中逐步实用化 。随着电力电子元器件技术的 发展 ,有源电能质量调节设备在电气化铁路系统中 的应用逐渐成为可能 。为了提高有源电能质量调节 器的性能 ,必须研究迅速 、 准确的检测方法 。 目前有源滤波器中常用三相电路瞬时无功功率 理论作为检测方法 。该方法的优点是实时性好 , 主 要缺点是只适用于三相平衡 、 对称电路 ,不能简单地 推广到其他电路 。 FBD 法是时域法中的一种 , 由德国学者 S. Fryze 提出 ,经过 F. Buchholz 和 M. Dpenbrock 等人的进一 步研究 , 逐渐形成体系 , 所以被称为 FBD 法[1 ] 。该 方法实时性好 ,而且不局限于三相电路 ,但目前大多 仅限于理论分析 ,没有得到广泛应用 。 本文提出了两种基于 FBD 法的谐波 、 无功功 率、 负序电流的实时检测方法 。这两种检测方法中 没有 Park 变换过程 , 算法简单 , 不但适用于电气化
电气化铁路谐波仿真及抑制措施分析
电气化铁路谐波仿真及抑制措施分析何国军【摘要】介绍了交-直型电力机车牵引主电路整流器原理和交-直-交型电力机车三电平PWM整流原理.运用Maflab/Simulink仿真软件建立了交-直型和交-直-交型电力机车谐波仿真模型,分别对其谐波进行了仿真分析,总结分析了其谐波特性,并给出了电气化铁路谐波抑制的措施.仿真分析结果对电气化铁路谐波分析与抑制具有实际工程应用参考价值.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2017(055)001【总页数】4页(P60-62,78)【关键词】谐波仿真;抑制措施;滤波器;电气化铁路【作者】何国军【作者单位】中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京102600【正文语种】中文【中图分类】TN713近些年来随着我国电气化铁路的快速发展，电气化铁路牵引供电系统中产生的谐波随之也受到了广泛的关注。
这些谐波如果不能及时得到治理，注入到电力系统中后，将会对电网造成危害，危及电力系统的安全稳定运行[1-2]。
针对目前电气化铁路线主要运行的交-直型电力机车与交-直-交型电力机车，分别建立了其谐波仿真模型，对其网侧谐波进行仿真分析、总结分析了其谐波特性，并给出了电气化铁路谐波抑制的措施。
仿真分析结果对电气化铁路谐波分析与抑制具有实际工程应用参考意义。
2.1 交-直型机车牵引主电路原理选取了SS9交-直型电力机车，其牵引主电路如图1所示[3]。
其牵引绕组a1-x1、a2-x2电压有效值均为686.8V，其中a1-b1、b1-x1均为343.4V，与其相应的整流器构成了三段桥不等分整流桥电路。
SS9型电力机车三段不等分整流桥的工作顺序如下[3]：首先投入四臂桥a2-x2段，整流电压由0逐渐增大至1/2Ud。
再投入六臂桥a1-b1段，整流电压在1/2Ud～3/4Ud之间调节。
最后投入六臂桥b1-x1段，整流电压在3/4Ud～1Ud之间调节。
2.2 交-直型电力机车谐波仿真仿真过程中，主要考虑电机的反电动势和整流桥触发角α的大小。
电网谐波的产生及其检测方法分析
电网谐波的产生及其检测方法分析电网谐波的产生及其检测方法分析0 引言随着现代电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通等各种领域得到广泛应用，但由于电力电子装置是一种非线性时变拓扑负荷，其产生的谐波和无功注入电网，会使设备容量和线路损耗增加，造成发配电设备利用率的下降，影响供电质量，对电力系统的安全稳定运行构成潜在威胁。
目前，谐波污染、电磁干扰和功率因子降低已成为电力系统的三大公害，因此，研究和分析谐波产生的原因，为抑制电力系统的谐波干扰提供好的检测方法，对提高电网运行质量满足用户需求具有重要的实际意义。
1 谐波产生的原因在电力系统中，电压和电流波形理论上应是工频下的正弦波，但实际的波形总有不同的非正弦畸变。
从数学的角度分析，任何周期波形都可以被展开为傅里叶级数，因此，对于周期T=2π/ω的非正弦电压μ(t)或电流i(t)，在满足狄里赫利条件下可以展开成如下形式的傅里叶级数，即：式中：c1sin(ωt+θ1)为基波分量；cnsin(nωt+θn)为第n次谐波分量。
可以看出，所谓谐波就是一个周期电气量的正弦分量，其频率为基波频率的整数倍，这也是国际上公认的谐波定义。
由于谐波的频率是基波频率的整数倍，因此通常又被称为高次谐波。
虽然在实际的电网中还存在一些频率小于基波频率整数倍的正弦分量，但主要研究的还是电网中存在的整数次谐波。
公用电网中的谐波产生原因主要和以下两方面有关：(1)电源本身以及输配电系统产生的谐波。
由于发电机三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致等制造和结构上的原因，使得电源在发出基波电势的同时也会产生谐波电势，但由于其值很小，一般在分析电力系统谐波问题时可以忽略。
在输配电系统中则主要是变压器产生谐波，由于其铁芯饱和时，磁化曲线呈非线性，相当于非线性器件，饱和程度越深波形畸变也就越严重，再加上设计时出于经济性考虑，使磁性材料工作在磁化曲线的近饱和区段，从而产生谐波电流。
我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述
第43卷第1期2021年1月Vol.43No.1January2021铁道学报journal of the china railway society文章编号：1001-8360(2021)01-0064-13我国电气化铁路高次谐波谐振问题研究综述宋可荐打吴命利1,杨少兵1,潘朝霞2,马春莲3(1.北京交通大学电气工程学院，北京100044； 2.中国铁路太原局集团有限公司供电部，山西太原030013；3.大秦铁路股份有限公司大同西供电段，山西大同037005)摘要：自2007年京哈线第一次发生牵引供电系统高次谐波谐振以来，已有超过15条电气化铁路发生过谐振事故，严重影响铁路运输系统的安全稳定运行°通过案例分析和统计，总结谐振规律及其危害°根据电路结构阐明车网电气耦合关系，分别介绍交流机车谐波源特性和牵引供电系统阻抗频率特性的建模方法，并提供一种简化谐振机理分析来解释主要谐振规律°探讨地面和车上的多种谐振抑制措施，提岀解决谐振问题的基本思路°对谐振的研究工作将车、网在电气上看作一个耦合整体，同时考虑理论分析的准确性和工程应用的简明性需求，希望对牵引供电系统谐振及其预防和治理工作提供一个全面的参考°关键词：电气化铁道；牵引供电系统；牵引传动系统；车网电气耦合系统；谐波谐振；谐振抑制中图分类号：TM922；U233.6文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.l001-8360.2021.01.008Review of High-order Harmonic Resonances of Electric Railways in ChinaSONG Kejian1,WU Mingli1,YANG Shaobing1,PAN Zhaoxia2,MA Chunlian3(1.School of Electrical Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China；2.Power Supply Department,China Railway Taiyuan Group Co.,Ltd.,Taiyuan030013,China；3.Datong West Power Supply Section,Daqin Railway Co.,Ltd.,Datong037005,China)Abstract:Since the first occurrence of a high-frequency harmonic resonance in traction power supply system(TPSS)in the Beijing-Harbin railway line in2007,more than15Chinese electric railway lines have experienced similar incidents, some with serious impact on the safe and stable operation of the railway transportation system.In this paper,following the analysis and statistics of the cases of resonance incidents,the features and impacts of harmonic resonance in traction power supply system(TPSS)were summarized.The electrical interaction between the TPSS and AC drive locomotives was illustrated based on their corresponding circuit models.The modelling methods of both AC locomotive harmonic characteristics and TPSS impedance-frequency characteristics were discussed.Moreover,a simplified resonance mechanism analysis was provided to explain the key resonance features.Several wayside and on-board methods for resonance elimination were presented,followed by the proposal of a principle for resonance elimination.By addressing the complete set of interactions between the TPSS and the locomotives,and considering both the validity of theoretical analysis and simplicity of engineering implementation,this research work aims to serve as a single comprehensive reference on TPSS resonances,their prevention and elimination.Key words:electric railway；traction power supply system；traction drive system；network-train interaction system；harmonic resonance；resonance elimination收稿日期：2018-12-24;修回日期：2019-06-16基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发课题(P2018X011)；国家科技部“十三五”重点研发计划(2017YFB1200802)；博士后创新人才支持计划(BX201700026)第一作者：宋可荐(1988—),男，湖南株洲人,副教授，博士°E-mail-songkj@通信作者：吴命利(1971—),男，河北藁城人，教授，博士°E-mail:mlwu@铁路作为国家综合交通运输体系的骨干,是国民经济大动脉和关键基础设施,在我国经济社会发展中的地位和作用至关重要。
电气化铁道谐波预测评估方法的研究
电气化铁道谐波预测评估方法的研究发表时间：2016-07-05T11:32:01.377Z 来源：《电力设备》2016年第9期作者：银联翠[导读] 电气化铁道主要是负责非线性的高压单相负载任务，也是导致电力体系谐波污染的头等谐波源中的一个。
银联翠（天津东方凯发电气自动化技术有限公司）摘要：采用预测评估方法中的一套核算公式，计算出符合逻辑，运算简洁，结果数据具有可测性，相对符合实际情况。
这套预测评估公式，可用于电铁牵引畸变负荷时的补充。
对于电气化铁道谐波的特殊性，在阅历长时间和全方面的的研讨后，已基本把握电气化铁道谐波首要内容，能够满足谐波预测评估的需求。
电气化铁道主要是负责非线性的高压单相负载任务，也是导致电力体系谐波污染的头等谐波源中的一个。
关键词：电气化；铁道；谐波；预测；评估；方法；研究电气化铁道主要是负责非线性的高压单相负载任务，也是导致电力体系谐波污染的头等谐波源中的一个。
现如今我国电力机车环节属于大功率交-直型的单相整流负荷，这种负荷具有某些特点，如流动性大，它的谐波含量、幅值以及相角等结果都会伴随着机车型号、分布、数量以及运转情况出现相应的较大改变，所以，电气化铁道谐波相对于其它非线性负荷的谐波，对我国电力体系产生的影响更大。
一、电气化铁道谐波预测评估方需考虑三大特殊性依据电气化铁道谐波特殊性的评估预测谐波办法，它的准则便是脚踏实地、实事求是，需要供、用电两边能够实现密切合作，细心研讨，依据牵引畸变负荷特殊性以及电网 PCC 的首要特征数据，进行核算和评价谐波发射水平以及发射限值。
这一点符合 GB/Z-2000 中的有关准要求。
(一)电气化铁道主要特征谐波为三、五、七次电气化铁道特征谐波主要是三、五、七次，其间三次谐波所富含率的电流是最大的，大约占到百分之二十二左右，伴随着谐波次数的依次增大，这其中所富含的电流率也在迅速递减，等到了十五次谐波的时候甚至能够降到百分之一。
依据电气化铁道谐波频谱剖析可以得知，分别由三、五、七次谐波电流以及三次以上的谐波电流所导致的各次谐波电流电压富含率 HRUu 所构成的电气化铁道总谐波电压畸变率THDu 之间的数量联系。
电气化铁路的谐波标准问题
10. 4. 2.7 6.6 1. 6.6 1. 4. 2. 2. 4.4 6.2 1. 7
92 04 0 3 65 3 65 04 70 46 3 5 75
4.0 2. 1.7 3.2 1. 3.2 1. 2. 1. 1. 2.4 4.8 0. 9
4 29 6 4 25 4 25 29 76 62 9 6 83
电气化铁路的谐波标准问题
1 问题的由来 礼经电器 改革开放以来我国电气化铁路(以下简称电铁)获得迅速发
展。目前全国电铁通车里程已逾万里，遍及 18 个省(自治区、直辖市) 电网。 电力机车整流负荷中含有较大的谐波，由于滤波措施不得力，电铁大 量谐波注入公用电网。据不完全统计，自电铁投运 30 多年来，其谐 波和负序已引发 200MW 发电机跳闸，山西、河南和贵州等省电网大 面积停电或系统解列，电网产生局部谐振，网损明显加大，发电机转 子损坏，继电保护和自动装置非正常频繁启动，用户电动机和电容器 大量烧坏或不能正常运行，小火电厂不能就近并网等一系列危害，使 国民经济蒙受了巨大的损失。随着电铁运量增加和向东部发达地区扩 展，如电铁谐波仍不能得到及时治理，其产生的危害将会更加严重， 对此应有足够的估计。 关于电铁的谐波标准，一直是电力和铁道 2 大部门争论的焦点。电铁 谐波实际上长期处于失控状态。几乎每个电铁工程均引发了谐波标准 的争议，为此国家计委委托中国国际工程咨询公司协调此事。1997 年 5 月成立了专家工作组(由电力、铁道 2 部及一些高等院校的专家、 教授组成)，在中咨公司的领导下开展工作已达 1 年多，尚未得出结 果。本文试图结合对国外有关标准的介绍，指出谐波国标用于电铁的 问题，并以电铁南昆线和京广线上 6 个牵引站作为计算实例，提出确 定电铁谐波限值计算方法，希望能为解决此问题起抛砖引玉的作用。
对电气化铁路所产生谐波的研究
法， 最后 为从根 本 上 治理谐 波 污 染提 出 了一种 新 的方 案 Ｐ ＷＭ 整 流 一斩 波 取代 现 在 所 用 的 晶
闸管相控 整 流桥 。
关键 词 ： 气化铁路 ； 谐 波 ； Ｐ 电 ＷＭ； 整 流桥
中 图分类 号 ：Ｔ ７４ ３ 文献标 识 码 ： Ｍ １． Ｂ 文章编 号 ： ０２ ３ ９ ２０ ）３０ ４ －６ １０ － ４ （０７ ０ －０００ ０
５ ０％ 。
造的主要方向。电气化铁路 的迅猛发展也使得电
力 系 统 中非线 性 负 荷 大量 增 加 ， 大加 重 了谐 波 大 污染 。 由文 献 ［ ］ １ 中给 出的数 据 可 以看 到 电气 化 铁 路 已经成 为 最 主要 的谐波 源之 一 。电气 化 铁路 作 为 电力 系统 的 一个 特殊 用 户 ， 负荷 具 有非 线 其 性 、 对称 和 波 动性 的特 点 。而 电气 化 铁 路 产 生 不
电线路和其他相关设备组成 。电铁牵引负荷是移 动、 幅值变化大而又频繁的特殊负荷 ， 其负荷 日波 动的特 征 非常 明显 ， 起 这 种 日波 动 的原 因与 线 引 路 条件 、 车类 型与 操 纵 、 车 速度 、 引重 量 等 机 机 牵 因素有关 ， 而这些 因素又具有 随机性 ， 因此 ， 电铁 牵 引负荷 是 一个 典 型 的 日波 动负荷 。 ｖ Ｖ接线相 当于两台单相变压 器。容量利 ／ 用率 高 ， 达 １０ ， 序 容 量 为 正 序 容 量 的 可 ０％ 负
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第２ ８卷
第 ３期
电力 电容器
Ｐｏ ｒ Ｃａ ａ ｉｏ ｗｅ ｐ ｃｔ ｒ
Ｖｏ ． ８ Ｎ ． １２ ｏ ３
２０ ０ ７年 ６月
Ｊｎ ０ ７ ｕ ．２ ０
电气化铁路牵引变电站谐波分析及治理措施doc
电气技师论文范文下载：电气化铁路牵引变电站谐波分析及治理措施摘要:电力机车已逐渐成为电网主要的大型谐波源之一。
结合包神铁路万水泉南牵引变电站的实际情况,对电气化铁路所产生的谐波进行了分析和计算,并在此基础上提出了相应的谐波治理措施。
关键词:电气化铁路;谐波分析;电力机车近年来,内蒙古自治区开始大范围建设电气化铁路,随着大量的电力机车负荷接入电网,势必对电网的供电质量造成影响。
电力机车是单相大功率整流负荷,其用电会产生大量的谐波与负序电流,由于电力机车沿铁路移动用电,如不能在电铁牵引变电站得到及时治理,将注入电力系统,影响全网,波及用户,其产生的危害性远比其他任何谐波源设备更为严重,更为广泛。
因此,对电气化铁路牵引变电站谐波的分析和治理越来越受到电力企业和铁路部门的重视。
本文以包神铁路万水泉南牵引变电站为例,进行有关的谐波分析和治理措施研究。
1 包神铁路万水泉南牵引变电站概况包神铁路的牵引电网采用带回流线的直接供电方式。
由于电力牵引为一级负荷,万水泉南牵引变电站由麻池117麻牵Ⅰ回、麻池118麻牵Ⅱ回两路电源供电,当任一路故障时,另一路仍应正常供电。
牵引变压器单台容量为25 000 kVA,采用三相V/V接线,固定备用方式;高压侧电压为110kV,低压侧输出额定电压为27.5 kV,其高压侧接入电网,低压侧一个顶点接地,另外两个顶点引出两条供电臂,分别向处在不同位置的电力机车供电。
一般一条供电臂长度在20 km左右,电力机车台数为1~3台。
这种供电方式以大地和铁轨作为回流线,由牵引变压器、供电臂、电力机车、大地(铁轨)组成回路。
当一个牵引站的供电臂与另一个牵引站的供电臂相汇时,设立一个分区亭。
分区亭由开关组成,正常时开关断开,两个供电臂各由相应的牵引站供电,列车靠惯性通过分区亭。
当一个牵引站失去电源时,分区亭开关闭合,临时向停电的供电臂供电。
2 电气化铁路牵引变电站的谐波分析及危害电力机车作为整流负荷是电气化铁路谐波产生的根源。
电气化铁路的谐波电能计量技术研究
谐波，不但影响电力系统的电能质量和安全运行，也 影响电气化铁路用电量的正确计量。
Ｚ ３
电气化铁路谐波对电能计量的影响 电力系统的有功功率分布情况如图２所示，电源
侧发出的基波功率Ｐ曲被电气化铁路谐波用户和线性
负荷用户分别消耗掉基波功率Ｐ。。和Ｐ帅，电气化铁 路谐波用户输出的谐波Ｐ。。，电源侧和线性用户分别
ｔｈｒｅｅ・ｐｈａｓｅ
ｍｕｌｔｉ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ
ｔｏ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａｓｅｄ
ｉｎ
ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｅｌＴＯｒ
ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ｕｐ
０．２ ｓ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｐｏｗｅｒ ｉｓ
Ｃａｌｌ
ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｐｅｒｍｉｔｔｅｄ
数字乘法器的电能计量方法是不合理的。
电气化铁路对电网电压电流信号的影响
电气机车的非线性与时变性，使电气化铁路的电
流、电压波形畸变，产生大量不断变化的电力谐波。 由于使用单相供电，对公用电网而言，电力机车负载
３
电气化铁路电能计量方法研究
电气化铁路的现有计量方案 针对于电气化铁路谐波污染严重的特点，目前
关键词：计量学；电气化铁路；谐波；离散傅里叶变换；电能计量
中图分类号：ＴＢ９７１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－１１５８（２００９）０３－０２４０－０５
Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｉｌｗａｙ
ＹＵ Ｊｉｎｇ—ｒｏｎ９１，ＴＥＮＧ Ｚｈａｏ．ｓｈｅｎ９１，ＷＵ
消耗的谐波功率为Ｐ曲和Ｐ岫。
动力由整流型电力机车产生，从理论上讲，在交流侧 产生包括基波在内的全部频次谐波，属于谐波污染
电力系统谐波及其检测方法研究
电力系统谐波及其检测方法研究【摘要】在分析谐波源以及治理谐波的过程中，对电力系统谐波进行检测成为了非常重要的组成部分之一。
谐波检测方法也成为研究谐波问题的重要内容、出发点以及和主要依据。
文章论述了包括模拟滤波器、无功率原理的检测方法、傅里叶理论的检测方法、从神经网络理论角度对谐波的测量方法、以小波段频率变换的测量方法等谐波测量方法。
文章还对这些检测方法的特征和优点进行了详细的介绍。
【关键词】电力系统；谐波；检测方法从理论与实际应用来看，谐波检测的相关研究已获得了很大的研究成果。
如今电力系统谐波检测已经成为分析谐波源和治理谐波的关键部分，在实际应用中主要存在着下列几种检测谐波的方法和手段。
1 谐波特征谐波是电网中的非正弦波电压，对谐波的检测是解决谐波频率出现紊乱的基础，是对电量传输过程中有效控制谐波占有量的指标依据。
由于受到了技术的限制，传统检测电力谐波含量方式没有对谐波进行分析和显示处理，多采用仪器自带的分析仪和MATLAB软件包，并没有对图像编程和远程调控。
2 谐波测量方法解决谐波传输过程中出现的问题和对谐波进行检测，才能全面了解谐波频率的检测和定性，才能实时监控电网传输中产生谐波的含量及方向。
通过对电量电压幅值、电向参数、谐波含量的精确检测，可确保计量仪表的准确度。
检测谐波源以及改进治理方法对改进和提高电网传输质量有很大的帮助。
谐波的出现显得无规律可循，随机性、非线性很强，要想测量谐波显得非常困难。
它会对电网电力传输产生一定的影响，对用电仪器的工作性能产生干扰。
因此许多专家学者都对谐波产生和处理解决方法进行研究。
从目前的研究成果上来看，能产生检测效果的测量谐波方法有以下几种：1采用模拟滤波器；2采用无功率原理的检测方法；3以傅里叶理论作为检测方法；4从神经理论角度对谐波的测量方法；5以小波段频率变换的测量方法；6以虚拟仪器的谐波测量为基准的测量方式。
2.1 采用模拟滤波器模拟滤波器检测是对谐波进行检测的最早方式。
地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波相关分析与研究
地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波相关分析与研究作为地铁车辆电气牵引系统的重要组成部分，直流侧电流谐波目前已经得到广泛应用。
基于此，本文以地铁车辆电气牵引系统，直流侧电流谐波的原理为出发点，集中研究了地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波，所能发挥出的实际作用。
以期可以为有关地铁系统人员，能更高效地开展牵引工作提供参考借鉴。
标签：地铁车辆;电气牵引系统;直流侧电流谐波0 引言我国地铁车辆的电气牵引系统主要以直流供电为主。
其通常情况下采用六车编组的方式，以四动两拖为基本结构。
在电力系统的引导下，通过再生制动来形成牵引力，完成牵引操作。
1 地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波的分析地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波往往是不可避免的，由于大部分地铁车辆牵引逆变器采用PWN控制技术，该技术下，逆变电路可进行交流电压和频率的有效控制，但不同强度的电磁作用下，电流谐波必然随着系统工作持续产生，其处理只能从优化的角度着眼，难以实现根本性消除。
PWM（Pulse Width Modulation）控制技术是一种针对脉冲宽度进行调制的技术，获取等效形状和幅值的波形进行分析。
该技术下，逆变器系统输出的交流侧电压受到脉冲宽度的影响而出现强度变化，大部分提供给交流牵引电机系统，少部分散失，由于现实工作中很难实现电流全部供应于交流牵引系统的情况，谐波电流在其工作的过程中出现并持续存在。
谐波电流的强度受到多个因素的影响，一般认为交流侧电压、电流的总体强度和变化幅值是影响谐波电流的两个核心要素。
在牵引逆变器的输出端，谐波电流的强度最大，考虑逆变器的开光装填等因素，工作时间的各项因素，可以获取谐波电流的强度：ix（t）=i1sin[ω1t-φ1-（2πx/3）]+Σgig{g[ω1t-（2πx/3）]-φg}式中，ix（t）表示固定时间段内的谐波电流，φ1表示牵引电机工作的相位角，g表示谐波产生的次数，在默认三相牵引逆变器的工作中，x代表相位的变化，是一个可变参数。
地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波分析
地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波分析摘要：文章概述了地铁车辆谐波电流的状况，介绍了列车谐波电流测试的方法，对时域数据进行了快速傅里叶转换解析，最后对谐波电流分析方法进行了归纳总结。
关键词：地铁列车；谐波电流；电磁干扰；傅里叶转换1前言地铁列车的电磁干扰主要体现在低频磁场、射频电磁波和传导骚扰等几个方面。
地铁车辆产生的传导骚扰谐波电流的频率集中在几kHz到几十kHz，极易对轨道信号和音频线路造成干扰，影响行车的安全性和可靠性。
合理有效的谐波电流测量和分析方法可以为谐波电流的抑制技术提供有利的支撑，能够更好地优化列车设计，为设备系统选型提供必要的参数依据。
2谐波电流概述随着电力电子技术的迅速发展，交流传动的轨道交通车辆是当今世界铁路技术的发展趋势，其核心是“交—直—交”型传动系统，整流部分普遍采用四象限PWM变流器，其电路拓扑和电气特性具有高功率因数、低谐波含量、可实现能量的双向流动等优点。
但由于交流传动控制方式的特殊性，由此产生的谐波对牵引供电回路、轨道电路、通信信号均将产生较大的影响。
牵引变流器等非线性电气设备在使用时，会在车辆回路中产生谐波电流，当线性负载施加正弦波电压时，电流是相同频率的正弦波，当非线性负载施加正弦波电压时，电流就不是正弦波，产生了谐波。
西门子FTGS917轨道电路广泛应用于我国地铁线路中，信号系统利用轨道电路检测轨道的占用情况，轨道作为电源电路的馈线，因此车辆产生的谐波电流须避开或减少对轨道电路工作频率的干扰。
西门子FTGS917轨道电路的频率范围从4.75kHz至17kHz，调制模式分为FSK（频移键位）和PSK（相移键位），FTGS917对轨道电路的空闲检测分为幅值检测、调制检测、位模检测，检测接收的电压、频率、位模。
车辆主供电回路的谐波电流在某些特定频率上可能会发生谐振，产生足够大的谐波干扰，引发轨道电路误判断，从而影响行车安全。
3轨道交通智能配电控制系统设计3.1设计方案在轨道交通智能配电控制系统三项基本要求的约束下，以往直接将不同功能控制设备相互连接而成的设计方案已不再适用。
电气化铁道谐波叠加指数研究
可见 , 不同次谐波三种叠加情况概率是不同的。3 次谐波叠 加后 , 增 大的 概率 为 0. 39, 减 小 的概 率为 0. 05, 变化不大的概率为 0. 56。 5 次和 7 次谐波情况 与 3 次谐波情况类似。偶次谐波与奇次谐波的三种情 况的概率有区别 , 奇次谐波叠加后增大的概率大于偶 次谐波叠加后增大的概率。谐波次数大于 10 时, 奇次 和偶次谐波三种情况的概率趋于稳定。 IEC 报告提出的叠加法则 , 在谐波电压叠加计算 时, 的取值范围是大 于 1 的 , 即只考虑了第一种情 况, 忽略了后两种情况。而实际概率说明这两种情况 是不能被忽视的。忽略的主要后果是合成后的谐波比 实际值偏大。造成这种情况的根本原因是 IEC 叠加 法则只考虑了谐波电压的幅值, 而没有充分考虑谐波 电压相角分布的影响。虽 然在表 1 的注 释中有所说 明, 但与电铁谐波实际情况存在差别 , 因而使用 IEC 叠加法则计算存在一定的误差。 此外 , 牵引变压器的接线方式也是影响 110 kV 侧
Study on summation exponent of harmonic of electric railway
XIE Shao feng, L I Qun zhan
( School of Elect ric Engineering, Southw est Jiaot ong U niversity, Chengdu 610031, China)
其中一等奖4见附表1二等奖33项三等奖60附表12002年度中国铁道学会科学技术奖项目表序号成果编号项目名称获奖等级主要完成单位主要完成人2001001东风4d型系列内燃机车一等中国北车集团大连机车车辆厂中国北车集团永济电机厂西南交通大学2001072铁道车辆滚动试验台和铁道车辆振动试验台一等中国北车集团四方车辆研究所2001193秦岭硬岩特长隧道工技术一等中铁一局集团有限公司中铁十八局集团有限公司中铁西南科学研究院铁道科学研究院铁建所铁道建筑研究设计院20012022001009铁道货物运输车站综合管理信息系统一等铁道部信息技术中心沈阳铁道局济南铁道局郑州铁路局摘自中国铁道学会文件学秘2003
电气化铁路供电谐波对电能计量的影响研究
电气化铁路供电谐波对电能计量的影响研究<em>打开文本图片集摘要：现阶段，随着经济的发展，各项基础设施的完善，电气化铁路设施的建设也获得了长足的发展。
在电气化铁路的日常运行中，单相负荷是主要的牵引负荷。
在运行过程中，供电谐波对电能计量的准确度产生了影响。
文章对电气化铁路供电谐波对电能计量的影响进行了研究，通过理论分析、试验验证等方式，对电能计量影响的实际情况进行分析，为电气化铁路运输的完善奠定坚实的基础。
关键词：电气化铁路；谐波；电能计量；基波电能表众所周知，在现阶段电气化铁路的运行过程中，电力牵引的电源由110kV或220kV的双电压电源提供，当电流经过牵引变压器后，变为27.5kV供电力机车直接使用，从而驱动直流电动机，实现交直牵引供电制式。
在电力机车的运行过程中，谐波的产生直接与机车的整流装置和方式密切相关，此外，电气化牵引变电所的类型、主变结线方式、接入电网电压等因素也是谐波产生的重要因素。
1 铁路电气牵引用电负荷的特点其一，单相移动负荷。
由于铁路以及供电臂的不同相之间，电能的供应特点具有滑动性，再加上运行过程中换相的随机性，回流线功能由大地和钢轨共同承担。
其二，单相冲击负荷。
现阶段，铁路运输不断提速，日趋现代化，对于列车质量和运行速度提出了更高的要求，列车运行中的速度、加速度，列车途经线路的坡度、曲率半径以及列车的牵引、制动方式都在发生变化，负荷波动幅度不断增大，牵引用电负荷所承受的瞬时冲击或短时冲击更是不断增加。
其三，单相无功负荷。
电气化铁路供电运行过程中，整流消耗的无功功率较大，机车变压器存在消耗，接触网消耗严重，大量的无功电流在牵引负荷中产生，导致功率因数不能得到有效提高。
其四，单相整流负荷。
在电气化铁路的供电运行过程中，由于机车变压器和整流设备的使用，电力才得以在机车多台直流电动机中传递，但是由于整流，产生大量基波电流供给的同时，也造成大量谐波电流的产生，从而产生谐波电压，影响铁路电气牵引的用电负荷。
电网谐波测量
1 绪论随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域，用户对电能质量的要求也越来越高，其中最为突出的是电压质量和谐波的问题，因此，如何提高电压质量、治理谐波就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。
所以，面对我国目前电网结构薄弱和输配电技术普遍存在的技术手段的落后、自动化水平低的现状，针对电压质量和谐波问题，研究电网谐波治理问题和无功补偿新技术及新装备，具有十分重要的理论和现实意义[3]。
1．1 谐波的定义“谐波”这一名词起源于声学，在声学中谐波表示一根弦或一个空气柱以基波频率的倍数频率振动。
电气学中所谓电网谐波，就是电网正弦电压波形畸变后，其波形可以按傅立叶级数进行分解，除了基波（50HZ）之外，还有一系列频率为基波频率整数倍的正（余）弦波，这些正（余）弦波称之为谐波。
正是由于这些谐波注入了电网，就使得电网电压波形畸变[14]。
1．2 谐波的危害电网谐波的危害主要有以下几点：1、相同频率的谐波电压余谐波电流要产生同此谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网容量。
2、高次谐波能使电容器出现过电流与过负荷，温度增高，寿命减少，甚至出现发热、鼓肚、击穿或爆炸事故。
同时在电压已经畸变的电网中，电容器的投入，还可能使电网的谐波加剧（谐波放大现象）。
3、谐波往往引起继电保护不工作或误动作，从而造成设备与系统的事故，尤其是半导体继电保护与整流型继电保护更为严重。
4、谐波能增大仪表的计量误差，干扰通讯网络的正常工作。
5、电机中有谐波电流，且频率接近某个零件的固有频率时，使电机产生机械振动并发出很大的噪声。
6、谐波对人体有影响。
从人体生理学来看，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转。
其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的磁辐射就会直接影响人的脑磁场和心磁场。
1．3 谐波的产生电网谐波来源于三个方面：其一是发电源质量不高产生谐波；其二是输电网产生谐波；其三是用电设备产生的谐波。
电气化铁道供电系统谐波检测及治理的研究的开题报告
电气化铁道供电系统谐波检测及治理的研究的开题报告一、选题背景随着社会经济的发展和人们对出行的需求增加，铁路交通的运营和规模都在不断扩大。
电气化铁道作为一种先进、高效、环保的铁路交通方式，已经成为现代化铁路建设的重要组成部分。
然而，电气化铁道的供电系统中存在着各种电气问题，如谐波畸变、地电流、过电压等，这些问题严重影响了供电系统的运行稳定性与安全性。
在这些问题中，谐波畸变是供电系统中比较常见的一种现象。
它来自于供电系统中各种电子设备的非线性特性，产生的高频电压和电流会影响到供电系统的电气设备，造成设备的损坏和运行不稳定。
因此，如何对电气化铁道的供电系统中的谐波进行检测和治理成为了一个重要的研究方向。
二、研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：1.谐波检测技术的研究。
通过对供电系统中的电压和电流信号进行采集和分析，探究谐波波形的特征，建立模型对谐波进行检测并分析谐波对供电系统的影响。
2.谐波治理技术的研究。
通过对谐波产生机理的研究，探讨谐波治理的方法和技术，包括无源滤波、有源滤波、谐波抑制器等，提出适合于电气化铁道的谐波治理方案，并进行实验验证。
3.供电系统的优化设计。
针对电气化铁道供电系统的特点，提出一种优化设计方法，包括合理的线路设计、减小谐波污染、提高供电质量等措施，优化供电系统的运行性能和电能利用效率。
三、预期成果本研究希望能够以电气化铁道供电系统为研究对象，对其中的谐波进行检测和治理，提出相应的解决方案，并进行实验验证。
预期成果包括以下几个方面：1.建立电气化铁道供电系统谐波检测与治理的理论模型。
2.开发相应的检测和治理软件，并进行实验验证。
3.提出优化设计方案。
4.论文发表及竞赛获奖等。
四、研究意义本研究的成果不仅将有助于电气化铁道供电系统的稳定运行和维护，还有助于提高供电质量和电能利用效率，促使铁路交通的规模和运输能力的进一步提升和发展。
同时，对于电力系统的稳定运行、谐波治理技术的研究也具有一定的参考价值。
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０．５８ １．６５ １．１２ ２．８７ ０．８４ ２．０６ １．８８ ５．１７ ０．６６ １．８６ １．３０ ３．７６
窗类型 窗宽度 时间
汉宁窗
０．３２ｓ
矩形窗
Ｏ．３２ｓ
矩形窗
０．１６ｓ
计算中采用的窗参数
窗口宽度
０．１６ｓ ０．３２ｓ ０．３２ｓ ０．３２８ ０．０８８ ０．１６ｓ
窗口间隔
０．１６ｓ
囵
电气化铁道谐波测量方法研究＊
解绍锋，高师湃，李群湛
西南交通大学 电气工程学院
摘要：电气化铁道谐波是电力系统中的主要谐波源之一。电气化铁道牵引负荷的波动性使其谐波特 性比较复杂。准确测量电气化铁道谐波是了解谐波特征和治理谐波的前提。本文分别使用ＩＥＣ６１０００—
４—７和ＧＢ／Ｔ １４５４９中规定的谐波测量方法，通过对电气化铁道谐波数据的分析，比较了各种谐波测
（‰）
３ｓ
（强）
１０ｒａｉｎ
（‰）
７ｄ
考虑到牵引负荷是波动剧烈的负荷，本文在计
部分采样点造成的。当窗宽相同而窗类型不同时。 采用汉宁窗计算的结果要比采用矩形窗稍大，其原 因主要是汉宁窗可以减小频谱泄漏。另外，ＩＥＣ ６１０００—４—７要求采用汉宁窗时相邻窗重叠一半， 这等于将采样点增加了一倍，这也是计算结果偏大 的原因之一。总的来说，采用各种测量方法得到的
ＩＥＣ １７６２６．７—１９９８。
ｃ．快速变化谐波（或短时冲击谐波）； Ｄ．谐间波或其他杂散分量。 其中，Ａ指对恒定谐波电流的测量或者对供电 系统的谐波情况作长期调查，此时没有必要采取连 续性分析。Ｂ指对工业系统的供电电压监测，此时 需要用连续的实时分析。Ｃ指快速变化的谐波和很 短谐波脉冲群，此时连续的实时测量是绝对必要 的。对谐间波和其他杂散分量将单独加以考虑。
１７ １．５５ ４．１４ １．９２ ４．７８
１９ ０．８４ ２．０６
更加详尽。 参考文献
［１］肖雁鸿，毛筱，周靖林等．电力系统谐波测量方法综述．电 网技术．Ｖ０１．２６，Ｎｏ．６，２００２ ［２］金雄飞，乐秀瑶．电网谐波测量方法综述．继电器，
Ｖ０１．３１．Ｎｏ．８，２００３
２．５６
３．嬲
１．６４ ３．７３
０．３２ｓ
间隔 相别
Ａ Ｂ Ａ Ｂ Ａ Ｂ
无
无
无
值类型 平均 ９５％ 平均 ９５％ 乎均 ９５％ 平均 ９５％ 平均
３ ２．４８ ６．４３ ２．１２
９５％
平均 ９５％
无
５．２８
２．４４ ６．４０ １．０６ ３．９３ ２．５１ ６．４７ １．２ｌ ４．３８
无 无 无
５ ７ ９ ｌｌ
１．９７ ５．０４ ２．９８ ５．１７ １．９３ ４．９９ ２．７５ ４．９８ ２．０２ ５．０７ ２．６７ ４．７６ １．６ｌ ３．８３ １．５６ ３．４７ １．５７ ３．７９ ０．９３ ３．２９ １．６６ ３．８４ ０．９６ ３．０９
表２
窗口类别 矩形窗 矩形窗 矩形窗 汉宁窗 矩形窗 矩形窗
间隔 相别
Ａ Ｂ Ａ Ｂ Ａ Ｂ
无
０．１６ｓ
值类型 平均 ９５％ 平均
３ ５ ７ ９ ｌｌ １３ １５ １７ １９
９５％
平均
９５％
平均
９５％
平均 ９５％ 平均
９５％
２．２８ ６．３ｌ ０．７４ ２．５９ ２．５６ ６．５ｌ １．７９ ５．３０ ２．２８ ６．３２ １．０６ ３．９３ １．９５ ４．９５ ２．４６ ３．６４ ２．０６ ５．１ｌ ２．７８ ４．８４ １．９７ ４．９９ ２．７５ ４．９７ １．４８ ３．６０ Ｏ．６６ ２．２２ １．７０ ３．８９ １．３０ ３．３２ １．５０ ３．６７ Ｏ．９３ ３．２９ １．４２ ３．５０ ０．４７ １．６９ ４．３ｌ ０．５８ １．８４ １．６６ ３．７７ １．０２ ２．７２ Ｉ．４７ ３．６ｌ ０．６６ ２．４８ １．６７ １．９６ ４．５５ １．００ ２．４７ １．７７ ４．４９ ０．７３ １．９９
％＝０．１—０．５ｓ
ｒｗ＝０．３２ｓ（矩形窗）
ｈ＝０．４—０．５ｓ（汉宁窗） ‰＝０．０８—０．１６ｓ（矩形窗）
矩形窗
Ｏ．０８ｓ
矩形窗
０．１６ｓ
窗宽度 时间
０．３２ｓ
三、实例分析
电气化铁道牵引负荷是随机波动剧烈的负荷， 其产生的谐波大小也随基波变化。牵引负荷谐波到 底属于表１中的哪一种谐波是需要解决的问题。本 文根据实测牵引负荷谐波数据，分别采用不同的测 量方法对牵引负荷谐波数据进行计算，并对结果进 行比较。 本文采用的原始数据为某牵引变电所牵引侧馈 线电压信号。采样频率为６４点／周波。记录数据的 时间为２４ｈ。处理谐波次数为２～２０。下面对采用的 几种计算方法进行简单说明，见表２。
ＩＥＣ
６１０００—４—７建议采取的时间段见表３。
ｍＣ ６１０００—４—７建议采取的时间段
短的 时间段 长的 时间段 （ｎ）
ｌｈ
１．∞ ３．３６
１．４７ ３．９６ １．２０ ３．８３
衰３
很短的 时间段
０．７４ ２．０２ １．９８ ５．１２ ０．６２ １．７ｌ １．３０ ３．７６ ０．７９ １．９５ １．５２ ４．８２
结果比较接近。
ＧＢ／Ｔ
近。
四、结束语
本文使用ＩＥＣ ６１０００—４—７提出的谐波测量方 法对电气化铁路牵引负荷谐波进行了离线分析，并 对各种测量方法进行了比较，得出了以下结论： （１）随着矩形窗窗宽的增加，谐波测量结果随
之减小。
１４５４９中也对谐波测量方法进行了规定，
其主要方法是将３ｓ作为一个数据单位，在３８内至 少测量６次，将测量得到的方均根值作为结果记 录，对数据采样长度和采用的窗类型和窗宽度未作 规定。本文按照ＧＢ／Ｔ １４５４９中规定的方法也进行了 计算，采用矩形窗，窗宽度为０．０４ｓ，无窗间隔。
平均
Ｂ
９５％
２．∞
５．１６
２．昭 ２．６５
将表５与表４比较可以看出，表５中结果普遍 比表４偏大。这是由于窗宽度较小，采样数据较多
造成的。按照ＧＢ／Ｔ １４５４９要求，如果将窗宽增加至
［３］祈才君，陈隆道，王小海．应用差值ｆ耵算法精确估计电网
谐波参数．浙江大学学报，Ｖ０１．３７，Ｎｏ．１，２００３ ［４］庞浩，李东霞，俎云霄，王赞基．应用Ｆ下Ｔ进行电力系统谐 波分析的改进算法．Ｖ０１．２３，Ｎｏ．６，２００３
一种折衷方案。如果要求对波动谐波测量时有较好 的平滑，可以在时域内对随后的若干窗口取平均值 或在频域内对系数求均值来代替选择较宽的窗口。
第二届电能质量国际研讨考谁戈．橐：；赫掰§张自黼秽……………
小于４倍基波周期的窗口不予推荐，例如开关操作 期间测量功能的快速变化会产生持续一两个窗口长 的附加谐波成分，这些成分可能被误认为是实际的 谐波，但它们只在开关操作期间电压波形被延续到 若干个窗口时才存在。这些短时“谐波”虽然没有 意义，但会歪曲测量结果。 对不同类别谐波的测量方法综述于表１中。
结果见表５。 表５按ＧＢ／Ｔ １４５４９测量牵引负荷谐波的结果
谐波次数 相别 值类型 平均
Ａ ９５％ ６．５０ ２．２ｌ ５．７６ ５．１０ ３．０７ ５．５６ ３ ５ ２．０６ ７ １．７０ ９ １．６６ ３．７６ １．２４
（２）随着矩形窗之间时间间隔的增大，谐波测 量结果随之减小。 （３）采用汉宁窗测量的结果比采用相同窗宽的
量方法之间的不同，并指出匝Ｃ ６１０００—４—７和ＧＢ／Ｔ １４５４９的共同点，对准确测量电气化铁道谐渡有 很大意义。 关键词：电气化铁道，谐波，测量。
引
言
ＩＥＣ
二、测量方法简介
６１０００—４—７根据被测信号的特性将被测信
随着我国电气化铁道事业的飞速发展，电气化
铁道里程已经超过１８０００ｋｍ。遍布全国。电气化铁
一天的 时间段 （％）
２４ｈ
一周的 时间段
由于电气化铁道牵引负荷的偶次谐波含量很 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，对谐波总畸变率影响不大，因此表４中只列出 了奇次谐波。当采用不同窗宽的矩形窗时，测量结 果基本随着矩形窗的窗宽的增加而减小；对相同窗
宽的矩形窗之间采用时间间隔比不采用时间间隔的 测量结果要小，这是因为加入时间间隔后丢失了一
２．２６ ５．４６ ０．６８ １．７１ ２．５８ ５．９７ １．０７ ２．５９ ２．４１ ５．７７ ０．７５ ２．４９ ６．５７
２．０８ ２．刀 ３．３６
Ｏ．５０
１．６９ ３．０６ ７．５２ １．１９ ３．２７ ２．７Ｉ ７．０８ ０．６９
１．１７ ３．４１ Ｏ．８１ ３．０２ １．５５ ４．１４ １．７２ ４．５８ １．３０ ３．７８ １．０８
矩形窗的结果偏大。 （４）ＩＥＣ ６１０００—４—７规定的部分测量窗类型和
窗宽与ＧＢ／Ｔ １４５４９规定的测量方法可以等同使用，
ＩＥＣ
６１０００—４—７对谐波测量方法与适用情况的规定
１１
１．９６ ４．５４ １．２１
１３ ２．５８ ５．９６ １．２４ ２．７４
１５ ３．０６ ７．５２ １．３７ ３．４２
表１
谐波的类别 准稳态谐波 波动谐波 快速变化的谐波
算中均采用很短的时间段（‰）为单位对牵引负
荷谐波进行统计计算，以期能完全反应牵引负荷谐 波的特征。评估谐波的长期效应和瞬态效应所需要 的测量数据是不同的。评估谐波的长期效应时主要
考虑在‰中由测量的单个谐波幅值计算出的方均 根值，评估谐波的瞬态效应时主要考虑‰中所有
虑了选择功能、时间响应以及平滑其他瞬态现象的
６１０００—４—７中对谐波的测量和评价方法都有具
体的规定。但是由于电气化铁道牵引负荷具有随机 波动剧烈的特点，如何使用ＩＥＣ ６１０００—４—７来测 量和评价电气化铁道谐波是本文的主要研究内容。 正确的理解和使用ＩＥＣ ６１０００—４—７有利于使我国 有关标准与国际标准更加接近。