城市轨道交通以其快速、安全、准时及载客容量大等特点而成为解决大中城市交通拥堵的首选方案。城市轨道交通的直流牵引供电系统的电气保护能否及时检测异常、排除故障,是是关系到地铁运营安全、人命关天的大事。分析城市轨道供电系统各种保护的原理可知两个主保护(过流保护和电流变化量保护)存在不足：馈线远端故障的短路电流相对较小,数值上很难与牵引负荷电流区分开,按躲过最大负荷电流整定的过流保护不能识别；暂态特征易与多个机车同时启动时混淆,致使电流变化量保护(电流增量保护和电流变化率保护)不能识别故障。当远端发生经过渡电阻故障时,电流幅值和暂态特征更难以被保护识别。探索更理想的保护算法是目前国内直流馈线保护急需解决的一个问题,具有重要的理论和实际意义。本文根据直流馈线供电系统特性提出了两种新的算法：基于小波分析的直流馈线行波算法；基于功率平衡的直流馈线算法。两种算法原理如下：前者将不受过渡电阻和线路远近影响的行波信息作为保护判据运用于直流馈线保护中；应用小波变换理论处理行波数据。根据电压电流波头极性区分区内外故障；根据机车启动与接地故障的行波不同特性区分两者。该保护是根据城市轨道交通直流馈线负荷特点和行波特征建立,结合了故障瞬态行波信号,具有整定简单,运行可靠。后者针对城市轨道运行特点,把整条馈电线路功率平衡原理作为保护判据信息运用于其直流馈线保护中。根据馈电线路中负荷的特殊性,提出适用于该保护系统的数据传输方案。通过分析机车功率变化值和线路损耗值,设置合理门槛值以躲开各种因素对保护系统的影响。为了检验两种保护的可行性,深入研究直流馈线供电系统各个环节的特性及原理,应用PSCAD/EMTDC建立完整的直流牵引供电系统模型仿真馈线接地故障及机车启动过程。模型包括变电站整流系统,地铁车辆电传动系统以及轨道暂态系统。最后应用仿真数据可以证明上述两种保护算法能够解决现有保护的不足。