继电保护是牵引供电系统的一道安全防线,其目的是快速可靠有选择的切除故障线路。全并联AT供电牵引网线路结构复杂,其保护一直以来都是牵引供电系统保护的棘手问题。当全并联AT供电系统牵引网上行或者下行中的某一条供电臂发生短路故障的时候,既有继电保护方案不能够识别哪一供电臂发生了故障,会把上行和下行两条供电臂全部切除,再利用自动重合闸来恢复其中一条供电臂的供电,这不仅扩大了停电范围,延长恢复供电的时间,非故障供电臂断路器也会经历一次跳闸重合的过程,降低了非故障供电臂断路器的使用寿命,增加了牵引供电系统的经济负担。本文首先分析了全并联AT牵引供电系统的结构、牵引网向电力机车供电方式、既有牵引网继电保护方案的配置和时限配合关系。分析牵引网发生瞬时性故障和永久性故障时既有保护方案的动作过程,发现了全并联AT供电系统牵引网继电保护方案存在选择性和速动性不足的问题。其次通过理论计算全并联AT供电系统变电所和AT所之间牵引网,AT所和分区所之间牵引网发生T-R、F-R、T-F短路故障时各所亭各导线电流的大小和分布情况,推导出了低电压启动的方向性电流保护供电臂保护方案。按照我国一客运专线中的一供电臂实际参数,用MATLAB/simulink软件搭建了全并联AT牵引供电系统继电保护仿真模型,通过对比仿真短路故障数据和实际运行过程中的短路数据验证了模型搭建的正确性。最后利用全并联AT牵引供电系统继电保护仿真模型仿真变电所与AT所,AT所与分区所每一千米处发生T-R、F-R、T-F短路时保护处电流的幅值和功率方向,根据仿真数据可知,保护能可靠的区分出发生故障的供电臂,并且可快速切除故障,不影响非故障供电臂的正常运行,提高了全并联AT供电牵引网继电保护的选择性和速动性。