随着电力系统和电气化铁路的蓬勃发展,近些年,我国高速铁路迅速走向世界。高铁的发展在不断刷新“中国速度”的同时,更向城市和地区的快速发展注入了新的活力。十年间,我国高铁从“追随者”完美变身为世界的“领跑者”,并将无数大中小城市串联起来,正以空前未有的速度改变着我国的城市格局。在高铁发展的同时,牵引负荷所具有的不对称、非线性、冲击性、功率大等特征将会引起一系列电能质量问题,其中无功、负序、谐波问题较为明显,同时,对于牵引负荷的特殊负荷特性,计量方式的合理性也需要进一步探究。本文首先分析了电力系统和牵引供电系统两者的作用关系,并运用牵引变电所电气量的通用变换关系,建立了针对不同接线型式的牵引供电系统三相等效模型,进而在考虑系统阻抗、对称负载(线性负载)的条件下,建立了电力系统的三相等效模型。基于此模型,推导出系统中的正序、负序、基波、谐波潮流的分布特性,根据分析结果可知牵引负荷作为负序源,向系统注入负序功率,最终被系统阻抗和对称负载所吸收;牵引负荷作为谐波源,向系统注入谐波功率,最终被系统阻抗和线性负载吸收。其次,阐述了在正弦不平衡与非正线不平衡系统中按正序有功功率计量、返送正计的计量方式、考虑等效视在功率因数下的计量方式,分析了三种计量方式的优劣势,并基于IEEE Std 1459-2010功率理论提出了针对不平衡牵引负荷的电能计量方式。最后,建立功率因数考核计算模型,通过大量的实测数据和电压偏移约束条件拟合出功率因数限值,并结合负序电压不平衡度进行了合理性分析。