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自2008年8月1日,我国第一条时速为350公里的京津城际高铁通车运营,标志着我国高速铁路技术跨入世界先进行列,同时也拉开了中国铁路大发展的序幕。牵引供电系统是高速铁路的重要子系统之一,牵引供电品质是高速铁路牵引供电系统正常工作的重要保障。首先,本文提出了一种简化的牵引变电所、分区所等值电路,将不同供电臂连接起来,对不同结构、不同供电方式的牵引供电网建立统一的数学模型。同时,对列车牵引传动系统采用“感应电动机并联指数型静态负荷”的数学模型,充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,从而能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布。其次,根据CRH型动车组牵引传动系统的原理,使用Matlab/Simulink搭建了CRH2型动车组电磁暂态模型,与牵引网机电暂态方程实现交互,在对牵引网进行机电暂态仿真的同时,可以方便、准确地反映机车的内部动态特性。利用并行算法,将多辆机车分配到不同的计算节点,同时进行电磁暂态仿真,减少计算时间,提高计算效率。然后,从高速铁路设计顶层目标制定出发,提出了牵引供电系统的优化设计流程。基于牵引网多导体传输线模型,根据牵引网安培公里曲线,推导了牵引网最小功率损失模型,并使用PSO算法对牵引变电所和分区所的位置进行寻优,通过找到合理的牵引供电距离,使得牵引网功率损失最小。在此基础上,根据牵引网优化设计后的牵引变电流,计算各种接线方式下的牵引变压器计算容量和校核容量,综合考虑牵引变压器容量、设备利用率等因素,选择一种合适牵引变压器接线方式和安装容量。并综合比较了地面自动过分相和车载自动过分相,从节省旅行时间和节能与环保的角度选择合适的过分相方式。最后,从介绍电力系统三相基波和谐波模型出发,介绍了向量法求解三相电力系统基波潮流和谐波潮流的方法,并结合高速铁路牵引供电系统,提出了牵引供电系统-公共电网耦合的潮流计算方法,分析高速铁路牵引供电系统对电力系统的影响,主要包括电力系统各母线电压三相不平衡度、牵引变谐波电流、电网谐波电压分布等,并将计算结果与国标进行比对。