随着轨道交通建设在各地的加速展开,地铁作为现代化交通运输方式的重要性日益显现,而为其提供动力保障的牵引供电系统在保障地铁安全稳定运行中的作用显而易见。考虑到三轨与走行轨是故障发生的主要地点以及第三轨供电无备用的特点,快速并且准确地查找出故障位置,对于缩短由于故障造成的停电时间,减少经济损失越来越重要。本文首先对牵引供电系统进行了分析,在MATLAB中建立包含24脉波整流、三轨及走行轨、机车取流等几部分的牵引供电系统模型,利用模型进行机车启动与短路故障仿真,验证了模型的准确性,得出了金属性短路与非金属性短路故障电压、电流变化的特点。在此基础上,为考虑集肤效应在不同短路故障发生后对测距结果的影响,本文通过推导集肤深度与集肤效应下阻抗的关系,在Ansoft有限元软件中建立线路模型,提出了有限元分析与等效圆柱法结合的方法,定性分析了在正常机车负荷取流、发生金属性短路故障、发生非金属性短路故障情况下的集肤效应及其电阻、电感变化特点,并针对参数变化较明显的金属性短路故障的集肤效应具体分析影响因素,定量计算故障两侧参数变化。根据非金属短路的特点与上文结论,本文提出将故障电路分解为故障前电路和故障分量电路的方法,并对故障分量电路进行分析,提出了基于L-M参数辨识方法的非金属短路故障双端测距方法,在MATLAB中编写算法程序,利用仿真数据,验证了算法在不同故障阻抗、不同故障距离下的测距可行性与准确性,并根据牵引供电系统特殊性,着重研究了线路参数不定性、轨道连接部件增加电阻、机车取流等误差因素对测距精度的影响。最后本文根据金属性短路故障的特点与集肤效应的分析,建立了考虑集肤效应的三轨与走行轨时变参数模型,采用此模型进行故障仿真与分析,针对阻抗参数时变特性提出了基于蚁群优化算法的双端故障测距算法。在MATLAB中编写算法程序,验证了算法在故障阻抗、故障距离改变时的测距精度,分析并仿真了误差影响因素对测距精度的影响。