电力机车不降弓通过牵引变电所的电分相时，受电弓飞弧最终可能导致异相短路。由于电弧电阻非线性、时变性、高阻的特点，使得常规原理馈线保护中的阻抗保护、电流速断保护往往不能正确动作。电弧是一种强功率的自持放电现象，较低的电压就能维持相当长电弧的稳定燃烧，而在其作用下任何固体、液体或气体都会产生强烈的物理及化学变化，所以这种变电所出口处的近区故障的危害是非常大的。我国现行的牵引网馈线保护设置还不够完善，有必要在变电所出口处设置专门的异相短路保护。 本文研究了异相电弧短路的形成机理，分析了电弧的动态特性，建立了能够反应电弧特性的电弧模型，用MATLAB／SIMULINK语言编写了电弧仿真程序，参考电力系统和试验条件下电弧的电压和电流的各种录波数据，验证了此模型的正确性。通过对异相电弧短路的故障信号进行分析，提出了通过检测两供电臂相间电压的方法鉴别异相短路的保护方案。 本文建立了电力机车的数学模型，并在此基础上运用MATLAB／SIMULINK编写了电力机车几种典型工况下的仿真程序。仿真模型中比较准确的模拟了直流电机的反电势，利用机车牵引特性函数与整流回路的关系对导通角α进行了计算，得到电力机车交流侧的数据。仿真了机车在不同工况下谐波电流的含量。最后，通过对牵引供电系统异相电弧短路和电力机车运行过程的仿真，验证了保护方案的正确性，有效性和可行性。