建设高速或重载电气化铁路是推动新时期国民经济发展的重要引擎。供电能力强的全并联AT供电系统,非常适合高速或重载铁路,但牵引网在运行中极易发生威胁性较大的短路故障。国内既没有完全掌握AT牵引网的电气特性,又没有合适的实时仿真模型,导致其馈线保护难以整定。考虑到现场开展短路试验的难度和风险,因而有必要构建基于硬件在环的全并联AT牵引供电系统和馈线保护实时仿真系统,并通过实时动态仿真来全面分析牵引网短路特性。论文首先简述了全并联AT牵引供电系统的组成结构和工作原理,确定系统建模的具体电力元件;根据线路空间拓扑结构和电流流向,建立AT牵引网六导体物理模型,并利用Carson理论和供电回路建立各导线间的单位阻抗计算模型;在阐述AT牵引网保护配置的基础上,定性分析了距离保护I段、电流速断保护和电流增量保护等的工作原理和整定细则。其次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;搭建全并联AT牵引供电系统仿真模型,将其上传至电力系统实时仿真平台RT-plus后对系统模型进行编译;开展指定位置点的短路仿真实验,并通过对比实测数据,验证系统模型的仿真精度。最后RT-plus的实时仿真结果通过CAN总线作为功率放大器的输入信号,且放大信号直接连接到馈线保护装置后,构成基于硬件在环的全并联AT牵引网动模实验系统;通过设置不同短路类型和短路位置点,定量分析牵引网不同导线间的短路特性和馈线保护动作的正确性。大量的实时仿真案例证明,利用基于硬件在环的动模实验系统既能开发高逼真的全并联AT牵引网动模实验系统,又能通过短路仿真分析新型馈线保护原理的合理性。