电气机车谐波特性及多机车运行谐波电流评估方法_沈峰

DOI：10.19587/ki.l007-936x.2018.04.005包神铁路神华号电力机车谐波特性研究刘朝晖摘要：神华号电力机车为神华集团主力运输车型之一，采用交直交型传动系统，功率大、功率因数高，但谐 波频谱更宽，其谐波特性与传统货运交直型电力机车有明显区别。

通过建立牵弓丨供电系统和神华号电力机车仿 真模型，对不同工况下神华号电力机车谐波特性进行分析，并得出结论，为谐波治理提供参考。

关键词：电力机车；谐波仿真；PWM;牵引供电系统Abstract：Shenhua electric locomotives are one of the types of main transportation vehicles for Shenhua Group, the locomotives, equipped with AC DC AC driving system, are of high power, high power factor and wider harmonic spectrum, and the harmonic characteristics are quiet different to those of traditional AC DC electric locomotives for freight transportation. The simulation models of traction power supply system and Shenhua electric locomotive are established for analyzing of harmonic characteristics with Shenhua locomotives being under various working conditions, the conclusions are obtained and will be providing references for control of harmonics.Key words：Electric locomotive; harmonic simulation; PWM; traction power supply system中图分类号 :U223.5+2 文献标识码:B 文章编号：1007-936X(2018)04-0019-060引言重载铁路运输是铁路运输的重要组成部分，直 接关系国民生活和生产。

一、谐波对电能计量的影响近年来, 随着工业的发展和科技的进步, 电力系统中接入了越来越多的大容量电力设备、整流换流设备及其它非线性负荷, 这使得电力系统电压电流波形发生严重畸变。

其原理是当正弦基波电压(假设电源阻抗为零) 施加于非线性负荷时, 负荷吸收的电流与施加的电压波形不同, 于是发生了畸变。

畸变的电流影响电流回路中的其它电力设备和负荷, 这些设备或负荷从电力系统中吸收的畸变电流可以分解成基波和一系列的谐波电流分量。

系统中的高次谐波对仪用电压互感器和电流互感器准确进行一二次侧变换造成一定影响, 即二次侧输出的波形不能严格地和一次侧输入的波形符合从而造成误差。

另外, 由于目前系统中的电能计量装置大多数还是利用电磁感应式原理的电能表, 在这种原理下设计的电能表是按基波情况考虑的, 通过电磁感应元件来驱动机械计数装置, 把电量值记录下来。

电网中谐波的存在,使得电压电流波形发生畸变, 但感应式电能表的铁磁元件是非线性的, 磁通并不能相应地线性变化, 即感应式电能表只有同频率的, 电压和电流产生的磁通之间相互作用才能产生转矩,畸变的波形通过电磁元件之后, 磁通不能随波形对应变化, 导致转矩不能与平均功率成正比而产生误差, 从而影响电能表的测量精度。

（1）谐波对仪用互感器准确度的影响谐波对电能计量的影响首先体现在仪用互感器上, 这是因为电能计量是针对经过电压互感器和电流互感器转换的弱信号进行的, 如果在转换过程中, 被计量的电信号波形发生了变化, 那么下一步的计量再准确也失去意义。

系统中高次谐波的存在, 要求仪用互感器具有理想的频率特性, 即变比恒定, 不随频率的改变而改变。

目前系统中应用的电磁式电流或电压互感器原来只用于对基波电压和基波电流的测量, 这些互感器对于工频下的工作特性和测量误差已被确定, 其变比误差和角误差能满足工程的要求, 但如果用测量基波的互感器测量谐波, 随着谐波频率的升高, 互感器受漏阻抗和涡流的影响也越来越大, 这时, 互感器对谐波信号的变换过程中误差也要增大, 从而降低了互感器的测量精度。

交流电气化铁道牵引负荷的谐波评估
缪耀珊
【期刊名称】《电气化铁道》
【年(卷),期】2008(000)004
【摘要】我国于1993年颁布了有关非线性畸变负荷的谐波允许限值(GB/T 14549-93<公用电网谐波>)的国家标准.铁道部门专家对该标准有不同的看法,希望结合电气化铁道特点共同协商制定电铁谐波标准.国家计委为此专门组织两部专家进行攻关.由于电力部门缺少对电网谐波的实时监测手段,该标准并未在电气化铁道供电系统中真正实行过.最近国家决定重新修订该项标准.电铁牵引负荷执行国家新的谐波标准势在必行.作者对交流牵引负荷和牵引供电系统的特点进行了分析,结合IEC和英国有关谐波的标准和技术文件,提出<交流电气化铁道牵引负荷的谐波评估>,希望能对我国电铁供电工作者有所帮助.
【总页数】9页(P1-9)
【作者】缪耀珊
【作者单位】中铁电气化勘测设计研究院,天津,300250
【正文语种】中文
【中图分类】U223.6+3
【相关文献】
1.电气化铁道牵引负荷谐波发射限值 [J], 解绍锋;李群湛
2.基于G5/4的电气化铁道谐波评估 [J], 贺建闽
3.基于小波变换的电气化铁道牵引负荷谐波分析 [J], 赵闻蕾;邹积岩;孔莉;王娟娟
4.电气化铁道牵引负荷的无功和负荷序分析 [J], 袁佳歆
5.电气化铁道谐波预测评估方法的研究 [J], 赵乾钊
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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。

交直交型电力机车网侧变流器谐波电流仿真分析发表时间：2019-04-01T14:28:50.283Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：范小娟李玺[导读] 摘要：近来，随着我国科技技术的发展，交直交型电力机车也逐渐得到了铁路运输的使用，这种电力机车具有着网侧谐波的含量低以及功率因数比较高的优点，但是这种电力机车子在使用中也存在一定的缺陷，导致其出现了诸多谐振事故，下面，本文就针对交直交型电力机车网侧变流器谐波电流仿真进行分析，来了解机车功率与接触网的电压变化中谐波电流的变化规律，希望对其这种电力机车的发展提供帮助。

（中车兰州机车有限公司甘肃兰州 730050）摘要：近来，随着我国科技技术的发展，交直交型电力机车也逐渐得到了铁路运输的使用，这种电力机车具有着网侧谐波的含量低以及功率因数比较高的优点，但是这种电力机车子在使用中也存在一定的缺陷，导致其出现了诸多谐振事故，下面，本文就针对交直交型电力机车网侧变流器谐波电流仿真进行分析，来了解机车功率与接触网的电压变化中谐波电流的变化规律，希望对其这种电力机车的发展提供帮助。

关键词：交直交型；电力机车；网侧变流器；谐波电流；仿真分析前言：交直交型电力机车是铁路运输中使用比较广泛的机车类型，其网侧的变流器一般有三电平与两电平的结构类型，且网侧所输入谐波的电流内低次的谐波电流具有比较低的含量，但是因为其开关的频率比较高，也导致其出现高频的谐波电流相关分量，进而导致谐波谐振事件的发生，为了避免谐振事件的发生，就需要对交直交型电力机车网侧变流器谐波电流进行仿真分析，掌握了对网侧输入的谐波电流影响的因素，这也是本文主要研究的内容。

1.交直交型电力机车网侧变流器控制策略在现阶段发展中，交直交型电力机车网侧变流器的交流传动相关系统，主要使用控制的策略是瞬态直接的电流控制方式，这种瞬态直接的电流控制方式的原理是通过电压外环以及电流内环的双闭环进行控制的，其电压的外环控制主要是通过PI控制器进行实现的，把直流侧的输出电压和所给定出直流侧的电压进行相减，来当做PI控制器输入的信号，从而对输出的电压是实现有效的跟踪控制和管理。

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。

轻轨供电系统谐波的测量与仿真分析摘要：本文介绍了轻轨供电系统谐波的测量与仿真分析，包括谐波的测量、识别和仿真分析方法。

首先，介绍了谐波的概念、谐波的量化方法及相关标准。

然后，结合实际测量，介绍了轻轨供电系统的谐波测量与识别方法，并给出了具体的测量步骤。

最后，采用MATLAB仿真技术对轻轨供电系统进行定量分析并给出了仿真结果。

关键词：谐波仿真；轻轨供电系统；测量；识别；MATLAB正文：一、简介谐波是电力系统中不可避免存在的一种现象，它的出现将导致系统不稳定，安全性受到影响，因此对谐波的测量、识别、抑制及控制，成为电力系统优化设计的必要环节。

随着轻轨供电系统逐渐普及，如何对轻轨供电系统谐波进行有效监控，也成为业界关注的重要课题。

二、谐波测量1、谐波量化：为了便于谐波检测与识别，需要对谐波进行量化。

常用的量化方法有谐波比率（THD）、相对谐波杂散和极性等。

THD：THD= [∑(Hm)2/∑H0]1/2, 其中Hm表示电压的第m次谐波分量，H0表示电压的基波分量。

相对谐波杂散：它是指谐波分量和基波分量之比，即Xp (m)=(Hm/H0)×100，m表示谐波序号。

极性：指的是谐波电流和基波电流的相位差。

2、谐波测量：对谐波进行测量，常用的测量仪器有三相无功功率仪和示波器等仪器。

首先读取轻轨供电系统电压和电流的数据，然后计算THD、相对谐波杂散和极性等指标，最后把测量结果保存。

三、仿真分析为了分析轻轨供电系统谐波，可以采用MATLAB模拟技术，对供电系统建立模型，并进行谐波分析模拟，获得仿真的结果。

轻轨供电系统的模型由电源、变换器和负载构成，用MATLAB进行仿真，可以得到电源谐波、变换器谐波和负载谐波等仿真结果。

四、结论本文介绍了轻轨供电系统谐波的测量与仿真分析方法。

在谐波检测方面，采用无功功率仪和示波器等仪器读取轻轨供电系统电压和电流的数据，并计算THD、相对谐波杂散和极性指标，方便监控谐波情况。

谐波电流标准4篇以下是网友分享的关于谐波电流标准的资料4篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。

谐波电流标准篇1谐波电流标准新解新版谐波电流标准GB 17625.1-201X不知道是否已经发布，在网上看到了送审稿于是做了研读。

3C认证使用的那个版本已经使用了十年了，根据使用过程中存在的测量结果不一致的现象，提出来重复性和复现性的要求，明确更多的试验检测条件，标准修改趋于更严格，对于导通角不大于63度的电器都有严格的D类限值要求。

标准的主体部分没有什么变化，关于谐波电流产生的原因，以及这份标准的检测方法和应对策略，我在十年前的那篇文章《谐波电流的检测和对策》已经有了充分的论述，这里不再赘述。

谐波电流的危害还是十年前那些论调，这次重新解读这份标准也发现执行谐波电流标准的一些危害，这里提出来大家探讨一下，也请认证部门评估权衡一下这些利害。

我们从解读这份新版的谐波电流标准入手，随便也介绍我解读电磁兼容标准的方法，帮助非专业的消费大众理解这份标准。

不要以为谐波电流标准与我无关，其实它和现在每个中国人的生活密切相关，耐心地看完了我的解读你就明白了。

解读电磁兼容标准的步骤：概括标准内容要点标准是为了在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致，制定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种规范性文件。

标准是相关各方对行为规范达成的协议，提出要求的一方拿出充分的理由和证据，无人提出合理的反对意见则形成法律文件共同遵守。

认真阅读标准，列出要点，目的是记住这些要点即可指导具体产品的检测。

标准要求分类这份标准主要是供电部门对使用公共电网电能资源的用户提出的要求，跟这个标准实施直接相关的有认证检测机构、生产厂家、使用产品的消费者，间接相关的还有认证管理机构、监督检查机构，当然还有检测设备制造商、元器件制造商喽。

根据上面总结的标准要点画出逻辑关系图。

做出具体产品生产和检测的作业指导书标准是针对所有产品，力求全面覆盖。

操作必须针对具体产品，要求具体、准确。

FUJIAN DIAN LI YU DIANG ONG第28卷第1期2008年3月IS S N 1006-0170CN 35-1174/TM高速电气化铁路谐波的仿真计算与分析Simulation and Analysis of Harmonics of High-speed Electrified Railway聂静静1,2,吴文宣3(1.福建省电力有限公司技术中心,福建福州350007;2.福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350002;3.福建省电力试验研究院,福建福州350007)摘要:简要介绍了福厦高速电气化铁路的有关情况,运用谐波分析软件CYM HARM O 仿真计算了4个牵引变电站分别接入110kV 及220kV 两种电压等级电网下产生的谐波电压和谐波电流。

结果表明,采用220kV 供电将会减少牵引负荷对电网谐波水平的影响。

关键词:高速电气化铁路;谐波;电压等级;仿真Abstr act:The o verall co nditio ns o f Fu -Xia high speed electrified railw ay are intro duced.Harmonic vo ltag e and harmonic current from fo ur traction substations connected to 110kV and 220kV po wer netwo rks are simulated and computed by using harmo nic analysis so ftware of CYM HARM O.The results show that adopting 220kV pow er supply can reduce the influence of traction load on the harmonic level of pow er grid.Keywords:high-speed electrified railway ;harmo nics ;voltage class ;simulation 中图分类号:TM743文献标识码:A 文章编号:1006-0170(2008)01-0008-041前言高速铁路以其节能、环保、高效、安全、舒适、快捷、准时等特点在许多国家迅猛发展,成为世界铁路的新潮流。

韶山Ⅰ型电力机车概率谐波电流计算李建华,韩　奕,黄石柱,夏道止(西安交通大学电气工程学院,西安710049)摘要:建立了韶山Ⅰ型(SS1)电力机车运动过程的动态数学模型,提出了一种计算电力机车各次谐波电流概率分布的方法。

在数学模型中模拟了机车从启动、加速、调整、制动直至停止的全过程;根据韶山Ⅰ型电力机车的特点和实际运行情况,考虑了机车运行的不确定性,把主要的随机变量引入数学模型中,用蒙特卡罗法对机车的随机模型进行数值计算。

韶山Ⅰ型电力机车的各次谐波电流概率分布算例的计算结果表明了该方法的有效性。

关键词:电力机车;概率谐波电流;蒙特卡罗法中图分类号:T M 744收稿日期:1999-12-30。

国家自然科学基金重点资助项目(59737140)。

0　引言近10多年来,由于铁道电气化的普及,电力机车负荷已经成为影响电力系统运行的重要谐波源之一,对其所产生的确定性谐波电流已有一些有效的计算方法[1～3]。

但实际上,电力机车是一种随机性很强的负荷,确定性的模型并不能全面地反映其产生的各次谐波电流的总体水平和分布情况。

为了比较全面、准确地了解电力机车所产生谐波电流的规律,就需要模拟机车的动态运行状况以及影响其运行状况的随机因素[4]。

针对这一目的,本文建立了韶山Ⅰ型电力机车从启动、加速、制动直至停止全过程的动态模型,同时考虑了其运行中主要的随机因素,利用蒙特卡罗法对电力机车的动态过程进行了模拟计算,从而提出了一种计算电力机车谐波电流概率分布的模型和计算方法,为准确地研究机车谐波源的特性奠定了一定的基础。

1　SS 1型电力机车动态过程的模拟文献[1]中详细介绍了SS 1型电力机车主电路的工作原理和机车的确定性模型。

本文在文献[1]的基础上,计及机车运动方程,建立了机车的动态模型。

韶山Ⅰ型电力机车的简化电气原理图如图1所示。

其中,AX 为主变压器的高压绕组,主变压器低压绕组由2个固定绕组a 1—x 1和a 2—x 2及2个具有7个抽头8段调压绕组01—1与02—9所组成,利用低压侧调压开关K 进行正接和反接及正半周与负半周电压不相等的方法,可以获得等差的33级电压,各级交流空载电压值可由下式计算:U 2=40+125(n -1)2(1)其中　n 为变压器的挡位1～33。