随着世界经济和科学水平的不断发展,国内各相关行业对商品运输速度和运输量的要求也日益提升。电气化铁路因其行驶速度高、承载吨位重,能源消耗低等特点,在我国运输行业中占有越来越高的地位,成为交通运输体系中重要的基础设施。但是,牵引机车在运行过程中使公用配电网中的电压和电流波形发生畸变,降低了公用配电网和牵引供电系统的电能质量,为牵引供电系统的运行安全带来隐患。设计一种更为高效的电能质量分析方法,对提高我国牵引供电系统电能质量具有十分重要的意义。本文以研究牵引供电系统电能质量为主题,详细介绍了牵引供电系统电能质量分析的研究意义和研究现状。针对现有谐波分析方法的不足,引入了数学形态学分析工具,系统性的介绍了数学形态学的基本原理、形态学结构元素的选择规律,并对几种常用形态学滤波器的功效进行仿真说明。为解决现有瞬时无功功率算法中低通滤波器影响谐波检测精度这一问题,提出采用数学形态学滤波器替代瞬时无功功率理论谐波分析方法中的低通滤波器,来对牵引供电系统电流波形进行谐波分析,并首次定义形态学谐波含量的概念来描述一个周期内的谐波含量。实验表明,结合瞬时无功功率算法和数学形态学滤波器的方案能准确检测出牵引供电系统中的谐波含量,当电流幅值发生波动时仍旧能够进行实时、精确的检测。其次,采用不同的结构元素来对牵引供电系统中的噪声信号进行滤噪处理,并引入了除噪能力的概念来评估形态学滤波器的滤噪效果。然后使用形态学滤波器对牵引供电系统中的电压扰动信号进行检测。仿真发现,数学形态学滤波器能很好地滤除牵引供电系统中的噪声信号,并完成扰动信号检测定位和分类。研究证明,上述方法均正确、有效。选择合适长度和形状的结构元素与数学形态学滤波器配合使用,能提高形态学精准分析波形局部特性的能力。数学形态学理论可以应用在电气化铁道牵引供电系统谐波分析和扰动检测领域,并具有计算量少,程序运行速度快等优点。