近年来，电气化铁路由于具有运输能力大、安全性好、运行受天气影响小、能耗少、占用土地省、工程造价低、环境影响小等特点，因而承担着大部分铁路货物周转量。　　作为电力系统中的一个特殊负荷，电气化铁路牵引供电系统显然已经成为用电大户，在电气化铁路上行驶的电力机车，由于功率大，分布广，而且三相不对称，在其运行过程中对电网的电能质量、安全运行以及经济性都造成了相当可观的影响。因而对电力机车进行研究具有非常高的实用价值。　　电力系统数字仿真已成为电力系统规划设计、调度运行和分析研究的主要工具。本文在matlab/simulink仿真平台上搭建了典型直流机车SS4型机车的仿真模型。该仿真模型能在输入速度和级位条件下，自动判别机车所处的工作桥段，进行整流调压，从而对机车工况下的运行状况进行仿真模拟。　　在仿真模型基础上，本文根据负荷建模理论对SS4型电力机车的负荷特性进行了负荷模型的的建立。采用的是三阶机电暂态模型并联幂函数静态模型，建立机车的机理模型。并且利用改进的混合遗传算法对机车负荷模型中的参数进行了辨识。该算法有较高的收敛速度，解决了早熟等问题。能够较好地对模型参数进行辨识。　　最后，对电能计量装置——电能表（感应式电能表以及电子式电能表）的结构原理以及计量原理进行了详细介绍。在第二章仿真模型基础上对电力机车注入电网的谐波以及三相不平衡情况进行了仿真。分析了由于电铁的运行会带来大量谐波和三相不平衡会对这两种常用电能表造成计量的不准确性以及计费的不合理性，并提出了一种电费计算方式的改进建议。