随着我国高速铁路的快速发展,铁路牵引负荷越来越大,人们对牵引供电系统的可靠性和供电能力的要求越来越高。近年来,我国已有多起关于牵引网供电能力不足、牵引网导线温度过高、机车端电压过低等方面问题的报道。明确牵引网供电能力和潮流分布情况才能合理的进行牵引供电系统设计、负荷调度及运营维护,充分发挥牵引网的传输能力,使牵引供电系统安全高效运行。牵引网导线温度受电流以及地理气候因素影响,而导线电阻参数与导线温度有关,所以在实际运行过程中牵引网导线的电阻参数是变化的。现有的牵引网潮流计算多注重模型的建立和算法的研究,没有考虑牵引网导线电阻参数的变化,影响潮流计算结果的准确性。不同的地理气候条件牵引网导线达到最大允许温度时对应的载流量是不同的。牵引网导线的额定载流量是在特定的气象条件下计算的,这种特定的气象条件出现的概率非常低。牵引网沿线长、跨度大,不同地点、季节以及时间的气候参数是不同的。所以,可根据牵引网所处位置的实时气象条件动态计算牵引网的载流量,实现动态增容的目的。本文基于导线电热耦合理论,提出了牵引网潮流计算及动态增容方法。主要研究工作如下:（1）牵引网导线的电热耦合理论。导线电热耦合理论框架是本文研究的基础。首先分析了牵引网导线的热平衡方程;其次分析了热平衡方程的影响因素;再次分析了拉萨、兰州和南京地区地理气候特点,总结出对电热耦合影响较大的地理和气候因素的取值和变化范围,作为本论文的气候参数取值的基础数据;最后以算例的形式分析了牵引网接触线电阻随电流及地理气候条件的变化关系。研究结果表明:影响导线温度及电阻的地理气候参数有环境温度、风速、风向角、光照强度、空气密度、海拔等。（2）考虑电热耦合影响的牵引网潮流计算。为了使牵引网潮流计算结果更准确和符合实际,将电热耦合理论引入牵引网的潮流计算,提出了考虑电热耦合影响的潮流计算方法。首先分析牵引网的供电方式,建立了牵引网统一潮流计算模型;其次提出了考虑电热耦合影响的潮流计算方法和实现流程;最后以拉萨和南京四季气候条件为例,对比分析了不同地理气候条件下牵引网潮流计算结果。研究结果表明:牵引网导线电阻参数的变化对牵引网潮流计算结果影响很大,在潮流计算过程中应考虑导线电阻参数的变化。（3）牵引网载流量计算及动态增容。导线载流量是导线选型和负荷调度过程中主要考虑的因素,而载流量受牵引网所处的地理气候因素影响。首先分析了考虑地理气候因素影响的单根导线载流量及牵引网综合载流量计算方法;其次提出了导线匹配和动态增容方法;最后以算例的形式说明了牵引网载流量计算及动态增容的效果。研究结果表明:不同地理气候条件对导线载流量影响很大;通过导线容量利用率可判断所选择导线的匹配程度;利用动态增容技术可以大幅提高牵引网载流能力。该研究成果对牵引网导线选型、负荷调度具有一定的借鉴意义。（4）牵引网导线载流量预测。实际牵引负荷调度过程中,往往需要提前进行规划,根据现有数据预测未来一段时间内牵引网导线的载流量对牵引负荷调度来说具有重要意义。本文采用改进GM（1,1）模型进行牵引网导线载流量预测。首先分析了GM（1,1）模型及其改进方法;其次提出了集多重改进于一体的载流量预测方法及其实现流程;最后以算例的形式说明了载流量预测方法的有效性。研究结果表明:采用本文提出的改进GM（1,1）模型的载流量预测结果与实际载流量偏差小,可作为牵引负荷调度提前规划的理论依据。（5）考虑增容影响的牵引供电继电保护系统可靠性分析。牵引网动态增容是在导线温度不超过最大允许温度的前提下动态提高牵引网的额定载流量,但是动态增容对继电保护系统是否造成影响需要进行研究。首先分析了牵引供电继电保护系统的配置以及增容对继电保护可能造成的影响;其次建立了牵引供电继电保护系统可靠性分析模型;最后提出了基于模糊层次分析法的继电保护可靠性评分计算方法及其实现流程,并对可靠性评分等级进行了划分。研究结果表明:该评价方法能够对各继电保护进行评分和可靠性等级评定,对评分等级达到“中”级及以下的继电保护装置给予重点关注,为铁路运维人员提供参考。本文在导线电热耦合理论框架基础上,形成了包括考虑电热耦合影响的潮流计算、动态增容、载流量预测以及考虑增容对继电保护系统可靠性分析的理论体系。在系统安全可靠的前提下,切实提高了牵引网导线的容量利用率,可以带来明显的经济效益和社会效益。