01 什么是牵引变电所
牵引变电所又被誉为高铁的“心脏”，其作用是将外部电网提供的220千伏交流高压电变换为27.5千伏，输送到铁路线上方架设的接触网，给高速铁路列车提供电能。
我国电气化铁路采用交流供电，城市轨道交通采用直流供电制式。两种供电制式均需要设置牵引变电所。
1、交流供电制式方面
牵引变电所将三相110kV交流电转变为单相27.5kV交流电为电力机车供电。两座牵引变电所之间设分区所，分区所主要功能是正常供电时在供电臂末端实现上下行并联供电，在一个变电所退出运行时实现越区供电。
牵引变电所和分区所之间通常还有一个AT所，其做用是解决末端电压补偿。
当牵引变电所正常运行时：
牵引网以供电臂为单元，采用单边AT供电方式。每个供电臂的上、下行接触网在AT所和分区所进行并联或分开运行。
当牵引变电所出问题，不能正常供电了，供电系统的运营逻辑变成了：
牵引变电所故障退出运行后，各供电臂由相邻的牵引变电所通过分区所进行越区供电。
当牵引变电所解列（电厂和电网连接断开）发生时，因供电范围内供电臂失压，供电臂上的AT所及分区所对应并联断路器自动分闸，同时对应的自耦变压器自动退出运行。随后，相邻变电所靠近解列变电所一侧的馈线断路器分闸，然后分区所越区开关检无压闭合，相邻变电所馈线断路器合闸，分区所、AT所并联断路器合闸，同时自耦变压器投入运行，实行了越区供电。
牵引变电所上、下行馈线任一断路器故障检修，通过倒闸操作，变电所馈线上、下行联络开关合上，由另一方向馈线承担全部上、下行负荷。
分区所故障退出运行，供电臂的分区所至相邻的AT所区段改为带回流线的直接供电方式。
AT所故障退出运行，变电所至分区所区段变为一个AT区段，牵引网运行方式不变。
整个供电系统牵引网通过牵引变电所和分区所处设置的电分相分成电气上独立的供电臂，每个供电臂的长度约为25-30km，电分相处设置一段无电区以避免机车通过时发生短路。
交流牵引供电所示意图：
2、直流供电制式方面
牵引网电压为直流1500V或直流750V，并采用双边供电，即一段牵引网由左右两侧牵引变电所共同供电。
直流供电系统示意图：
02 我国高铁牵引变电所数量
1、高速铁路牵引变电所密度
一般来说，高速铁路每隔50～60km设置1座牵引变电所和电力配电所，每座车站设综合变电所和信号变电所。
统计了部分高铁线路牵引变电所数量：
根据灿能电力招股书，其市场空间预测采用每50公里设置一座牵引变电所的假设：
2、目前全国高速铁路建设情况
我国高速铁路经历了上世纪八十年代的萌芽阶段以及新世纪前后约十年的消化吸收国际技术阶段后，进入2008年以来，我国高速铁路开始快速发展。
根据“十四五”规划纲要，2025年我国高速铁路营业里程将达到5万公里，以“八纵八横”高速铁路主通道为主骨架，以高速铁路区域连接线衔接，以部分兼顾干线功能的城际铁路为补充，主要采用250公里及以上时速标准的高速铁路网对50万人口以上城市覆盖率达到95%以上，普速铁路瓶颈路段基本消除。
根据铁路统计公报数据显示，我国高速铁路运营里程从2016年的2.2万公里快速增长至2023年的4.5万公里，实现了高速运营里程翻倍。具体数据如下：
3、全国牵引变电所数量预测
03 牵引变电所自动化系统
牵引变电所自动化系统是采用计算机、现代电子、继电保护、通信等技术，实现牵引变电所、AT所和分区所保护、测量、控制以及故障测距、通信等一体化功能的完备系统。
首先要强调，该套自动化系统不仅可以用在牵引变电所中，还可以用在分区所和AT所中。
京沪高铁牵引变电所综合自动化系统招标文件显示：
该套综合自动化系统设备包中，包含了三套AT所用综合自动化系统设备，两套分区所综合自动化系统设备和一套牵引变电所综合自动化设备。上述6套自动化系统设备中标价为：
牵引变电所自动化系统市场规模：
根据公开资料统计，结合中铁鲁班商务网、北京工程建设交易信息网、采购与招标网、国铁采购平台、国家能源招标网等相关招标网站信息汇总，2019—2021年度牵引变电所自动化系统招标网总中标金额分别为9,418万，26,615万和18,956万（2021年1-11月）。
04 牵引变电所综合自动化系统发展历史
05 牵引变电所综合自动化系统发展趋势
1、传统变电所自动化系统占据主要份额，改建空间巨大
智能牵引变电所的发展是随着智能变电所的发展而逐步普及的：
2012年，国网公司提出了新一代智能变电站重点项目建设工作。以系统高度集成、结构布局合理、装备先进适用、经济节能环保、支撑调控一体；
2013年起，国网公司开展智能变电站模块化建设工作，推行“标准化设计、工厂化预制、装配式安装”，全面提升电网建设能力，突出变电站工业化设施功能定位，实现安全可靠、技术先进、节约环保、节地节资。
2017年，提出实现变电站“操作一键顺控、设备自动巡检、主辅设备智能联动”等智能应用的智慧变电站，深入推进变电站运维管理智能化、现代化，提升变电站安全管理水平，提高变电站运检质量，大幅增加运维效益。
2019年，国网公司提出变电站二次系统优化工作部署和要求，加快推进变电站二次系统优化的相关工作，以 “自主可控、安全可靠、先进适用、集约高效”为总体原则，继承和发展现有变电站设计、建设及运行等成果经验，全面开展自主可控新一代变电站二次系统建设。
2014年，国家能源局发布了《电气化铁路牵引变电所综合自动化系统》，该文本成为牵引变电所综合自动化系统行业标准。由此牵引变电所综合自动化系统开始逐步普及，但在此之前还有数量众多的传统变电所，随着智能化的需求不断提升，传统变电所改造需求也越来越大，同时也带来了新的市场增量。
2、当前新建牵引变电所综合自动化系统有向新一代技术发展的趋势——广域保护测控系统
广域保护测控系统可理解为在传统综合自动化系统的基础上，增加了智能辅助监控系统、补强了在线监测系统、交直流系统等一系列措施，从而实现设备倒闸操作实时跟踪监测和调度远程精准操控。
智能牵引变电所改造采用最新数字信号光纤传输模式，由设备智能柜内的合并智能单元采集一次设备的电压、电流等信息，转换成数字信号后通过光纤传输给保护装置。
智能变电所依托信息数字化、通信平台网络化等高科技手段，在自动完成信息采集、测量、计量、控制、保护、检测等功能的基础上，通过网络数据信号代替传统的电信号，实现数据的计算、分析、报表管理等智能分析功能，这也是与以往传统牵引变电所只能实现遥信、遥测、遥控及遥调最大的区别。
具体区别有以下几点：
（1）采用光纤代替传统电缆，实现保护就地化，减少二次电缆、控制室屏柜数量，降低了运行、维护、检修工作量，提升了工作效率。
（2）设备间通讯使用光缆传输，解决了雷电入侵等常见问题，提高了设备运行可靠性。
（3）实现信息传输与信息共享，配置了数字化和站域两套保护，两者相互备用，大大增强了保护可靠性。
（4）电网实时自动控制、智能告警、智能调节、在线分析决策和协同交互等实用功能，使运行维护更加简单、故障处理更加高效、调度操作更加便捷。
（5）自动巡检、智能图像识别和告警联动等功能，为调度集中监控和应急处置提供技术支撑。
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