本发明公开了一种实现贯通同相的柔性交流牵引供电系统及其运行方法，包括：至少一个柔性牵引变电所和电分段，每个柔性牵引变电所包括第一路电源进线和第二路电源进线，且均与对应断路器的一端相连，另一端与一组牵引变压器的一次侧相连，二次侧与多台SPC相连，每组牵引变压器对应的SPC之间相互并联；SPC将三相交流电转变为单相交流电，且通过断路器连接到柔性牵引变电所的母线上，母线和接触网的上行接触网和下行接触网之间分别设置有一条馈线，以及两条馈线分别设置有断路器。该系统的柔性牵引变电所的输出电压和功率灵活可控，能够适用于各种电压等级、频率的牵引供电系统中，同时实现接触网全线贯通，有效改善外部电源和接触网的电能质量。