近年来,随着我国电气化铁路的迅速发展,牵引供电系统的谐波问题也越来越得到广泛的关注。而进行谐波治理或监测评估需要的大量的现场测试数据,往往受限于现场谐波监测装置有限,导致获取的测试数据非常有限,难以满足谐波特性研究的需求。因此,建立具有车网耦合关系、能动态模拟牵引供电系统的仿真模型,并进行大量的不同工况下的仿真计算,为牵引系统的谐波特征分析研究提供重要的数据来源是十分必要的。本文首先建立了牵引系统的各重要组成部分包括牵引变电所、牵引网以及电力机车的数学建模。讨论并明确了不同接线方式的牵引变压器三相-两相的电压、电流变换关系;对牵引网多输电线路利用Carson理论结合矩阵变换的方法实现对牵引网导线参数的合并与降阶;利用最小二乘法改进了传统采用分段线性拟合电力机车牵引电动机的空载特性曲线的方法,并对电力机车的控制电路流程进行了说明。其次,利用PSCAD软件建立了陕西省某牵引变电站系统仿真模型,并利用实测数据验证了模型的有效性。之后利用该仿真模型分析了牵引供电系统在多牵引工况包括不同机车级位与速度、不同机车位置、不同牵引网供电区间长度以及不同牵引变压器的接线方式下,牵引系统注入电网的谐波特征。此外,牵引网的电压水平也是衡量牵引供电电能质量的重要标准之一。据此,本文对采用带负馈线的直接供电方式与自耦变压器(AT)供电方式的电力机车在不同牵引网位置以及不同牵引网供电区间内牵引网各点电压的分布规律进行了讨论。同时,针对牵引网谐波传输特性,对机车取流电流与注入牵引变压器低压侧各谐波电流之间的关系进行理论、仿真分析。仿真结果表明牵引网谐振与机车位置以及牵引网供电区间长度有关,与理论分析一致。最后,针对牵引供电系统谐波治理的需求,提出利用并联混合滤波器进行谐波治理的方案,并利用PSACD软件进行了仿真验证。结果表明:采用并联混合型滤波器后,三相系统电压、电流谐波含量大幅度的下降,能够满足电力系统电能质量的需求。