电气化铁路负荷特性分析和计量方案分析

电气化铁路负荷特性分析和计量方案分析

【摘要】随着我国电气化建设工程的快速发展，为人们的生活和工作带来了很大程度上的方便。但是电气化铁路在一定程度上是会对电力系统产生一定的危害。因此，在本文中，可以对电气化铁路负荷特性进行全面的分析，并建立有效的计量算法，制定科学有效的计量方案，以此提供准确有效的电能计量装置方案，保证电气化铁路的准确性。

【关键词】电气化铁路；负荷特性；计量方案

随着电力技术的快速发展和科学技术的迅速提高，使我国电气化铁路得到了迅速的发展。在进行电气化铁路运行过程中，通常需要将高次谐波电流注入电力系统中，会在一定程度上影响了电力系统的电压波形。在影响了电力运行系统时，会对电网安全和经济运行产生一定的危害，并且也需要制定科学合理的电能计量方案，以此保证电气化铁路的准确性。

1 电气化铁路的影响以及负荷特点

（1）电气化铁路对电网波形的影响。在电气化铁路中注入高次谐波电流，会对电网波形产生一定的影响。电气化铁力对电网波形产生的影响，使得电网波形发生畸变的现象，而在电网电压电流的信号中，使信号也不再是周期正弦信号，没有具备一定的平稳性。在对其进行分析时，电气化铁路会对电力系统谐波产生一定的影响，通常出现污染的现象，由于多次谐波的组合。在组合的多次谐波中，主要是奇次谐波。

（2）电气化铁路符合的特点。在电力系统中，电气化铁路是其主要的不平衡负荷和谐波源负荷。在电气化铁路中，通常是采用单相电力牵引，作为电力机车。当出现不对称的电流时，会对电力系统中的对称运行条件造成一定的影响，使运行条件出现损坏的现象，导致电力系统的负序分量大幅度增加。其次电力机车主要是整流型负荷，它会产生多次的谐波，并且注入电网中。在交流侧方面，电力机车会产生全部的频次谐波，并包括基波。当产生负序分量和谐波时并注入电网，从而会对电力系统产生严重的影响。

在电气化铁路中，电气牵引网的特点主要包括：用电量大、通常分布在较广的铁道线，并覆盖在广泛的公用供电区等。电力机车有着较大的功率和速度，并且负载状况也会发生频繁的状况，电力机车不仅会产生大量的电力谐波，且具备着不断变化的特点，也会对公用电网产生波动的现象，从而对电力系统产生严重的影响。

总而言之，电气化铁路用电负荷的特点主要包括：较大的容量和负序电流、较高的谐波含量；并且三相和电压会出现严重的不平衡现象，并且电流波形畸变等。用电负荷在具备着这些特点后，通常会对公用电网运行产生严重的影响，对电网的安全性和可靠性都产生影响。电气化铁路用电负荷不仅会对电力系统的电

能质量和安全运行都会产生严重的影响，也会对电气化铁路牵引站的可靠性供电产生影响。而在危害电气化铁路因素中，主要就是电力谐波。

2 电力谐波计量方案

目前在谐波电能计量方式中主要分为两种，其一是感应式电能表，其二是电子式电能表。首先是感应式电能表，在谐波电能计量方式中，由于感应式电能表在工作时，有着较小的工作频率范围。在工频范围是45Hz-65Hz之间，它的铁芯才会对基波功率和电能进行测量。当输入信号的频率在发生变化后，使电流、电压磁通也会发生变化，而且电压和电流的夹角也会发生变化，从而引起驱动、抑制和补偿等力矩发生变化，造成计量出现误差的现象。当输入信号的频率不断增高时，误差向负方向也会增大，而计量只能得到较少的电量。在感应式电能表工作频率范围小于高次谐波的频率，从而感应式电能表不能在谐波电流中使用。

在电子式电能表对谐波电流进行计量时，由于数字化技术的快速发展，在很大程度上推动了谐波电流计量技术的发展，主要包括谐波和基波有功电能计量芯片和谐波无功电能计量芯片。在谐波电流计量技术中已经实现了非正弦计量。电子式电能表频率需要较宽的范围，当计量原理出现差异性后，在计量谐波电流时也会出现差异性。在利用电子式电能表进行计量时，主要有三种方式。

首先是普通计量方法。采用普通的计量方法对谐波电流进行计算时，需要利用数字乘法器的原理进行计量。在无功计量时，需要利用基波移相90度的方法。在普通电子表计量方式中，谐波源用户通常产生的谐波功率，会与基波功率相反，然后在向电网馈送，在普通电子表计量方式中会产生有功功率，造成总有功率的减少，也降低了有功电能。

其次是基波计量方式。在基波计量方式中，总有功功率与基波有功功率相等，当将非线性负载的影响消除后，通常也没有将对电网有害的谐波进行计算。

最后就是各次谐波叠加的计量方式。各次谐波叠加计量方式中当基波的有功功率加上各次输出谐波有功功率后就等于总有功功率。不仅将供电网电压中所造成损耗的谐波排除后，也计算了对电网有害的谐波有功功率，具备着较高的科学性、合理性和准确性。

3 选择谐波电流计量方案

（1）普通全波电能表。普通全波电能表应用在较广的范围中，有着最长的运行时间。在普通全波电能表中的有功电能中，主要是进行输入的谐波电能计量，将输出的谐波电能排除，主要适合在电网关口、电厂关口和非谐波源用户等进行计量收费，他们的电磁环境负荷都较为纯净。

（2）基波电能表。基波电能表可以有效的防止非线性负载对电能计量产生的影响，并且基波电能表计量出来的结果，通常都是按照谐波源用户的谐波情况。在基波电能表计量方式中，将电能计量点上的负谐波电能进行排除，只是对用户

消耗的有功电能进行计量，并没有计量有害的谐波电能，因此，应用基波电能表只能是在电气化铁路等方面，对用户进行计量和收费。

（3）谐波电能表。谐波电能表在计量数据时，会大于和等于普通全波表所计量的数据。当谐波越大时，计量数据就会出现越大的差值。谐波电能表与其他两种计量方式相比有着更好的科学性、准确性和合理性。使用谐波电能表可以将用给谐波源用户消耗的有功电能进行全面的记录，同时也可以准确的计量用户向电网传输的谐波电能。谐波电能表作为有效的科学依据，可以帮助电力公司向用户征收较多的电费，并且也可以向污染电网的用户征收惩罚性电费。采用谐波电能表可以能够有效的抑制谐波污染，使电能质量得到有效的提高，另外也可以作为净化用电环境的有效手段。但是采用谐波电能表，需要耗费大量的成本。

4 总结

在电气化铁路负荷计量方案中，要对电气化铁路用电负荷的特性进行全面的分析，从而制定有效的计量方案。在制定计量方案时，要对普通全波电能表、基波电能表和谐波电能表进行全面的分析，然后根据它们的特性，从而选择最佳的计量方案，以此保证电气化铁路的准确性。

参考文献：

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