随着我国铁路运输快速发展,高速铁路已经走出国门成为我国一张耀眼的名片。而现行的牵引供电系统采用异相供电方式,由此带来的公共电网三相负荷不平衡、负序、谐波等电能质量问题,以及机车过接触网电分相问题,都严重影响了铁路运输的进一步发展。针对三相负荷不平衡、负序、谐波以及电分相等问题,众多专家学者作了相关研究,提出了贯通式同相牵引供电系统,能在很大程度上解决这些问题。现有的牵引供电系统采用工频量的距离保护为主保护,受故障过渡电阻等因素影响较大。而行波保护动作速度快、不受过渡电阻、互感器饱和系统振荡等因素影响,已经在高压直流输电和交流输电线路上取得了大量研究成果。因此,针对贯通式同相牵引供电系统的行波保护研究具有重要意义。本文建立了贯通式同相牵引直接供电系统的PSCAD仿真模型,并根据实际牵引网的线路结构和参数,计算出适用于该系统的不平衡线路相模变换矩阵。分析了该系统中同相牵引变电所、电力机车对行波传播的影响;研究了行波在贯通式同相牵引直接供电系统牵引网上的传播特性。论文介绍了变分模态分解(VMD)和小波模极大值理论,并将其与行波保护相结合,提出了基于VMD和小波模极大值的贯通式同相牵引直接供电系统牵引网行波判别式方向保护、基于VMD和小波模极大值的贯通式同相牵引直接供电系统牵引网行波电流极性比较式纵联保护。通过PSCAD和MATLAB软件进行仿真分析,验证了这两种行波保护方法的可行性。并分析了不同故障位置、故障过渡电阻、故障初始角度对保护的影响,证明了这两种行波保护方法具有较高的可靠性。