建设以地铁为代表的现代交通系统是解决中心城市交通拥挤的重要举措,也是展现城市综合实力的最佳名片。地铁车辆无一例外采用电力牵引和控制,但地铁直流牵引供电系统在工作中极易发生威胁性和危害性极大的线路故障。受行车密度过大和车辆运行多变的影响,造成现行的馈线保护误动频繁,并严重影响到地铁运输的连续性。因此,有必要在定性分析牵引负荷特性的基础上,通过建立线-地回路模型和开展供电系统实时仿真,研究基于阻抗特征的新型馈线保护原理。论文首先简述地铁牵引供电系统的组成结构,并详细分析直流牵引网的保护配置和工作原理;根据时序波形的差异,区分出短路故障电流和数值较大的牵引负荷电流,并指出特殊负荷电流是引起DDL保护误动的主要原因;根据波形相似性,将牵引负荷电流分成系统振荡电流和机车振荡电流,并利用分形关联维数算法定性分析了短路电流、两类特殊负荷电流的本质特征。其次,将直流牵引供电系统划分为适合实时仿真平台RT-plus建模的电力元件模块;根据既有的电力元件和线路的等值电路与电气参数,计算出各电力元件仿真参数,并配置到各功能模块的仿真模型中;搭建牵引供电系统和车辆等值电路仿真模型,并通过仿真分析找到特殊牵引负荷电流产生的原因;仿真定性分析平衡电抗器是导致馈线电流出现高次谐波的结构原因。最后,以短路阻抗特性为切入点并通过理论推导,构建入基于阻抗特征的新型地铁牵引网保护算法,并给出了整定原则;利用RT-plus半实物实时仿真平台,并通过设定不同短路电和车辆不同运行工况来检验新型保护算法的可靠性。大量实时仿真实验验证,该保护算法具有概念清晰、整定方便的特点,且能有效躲避两类振荡电流的影响,非常适用用于地铁牵引网馈线保护。