随着我国经济的迅速发展以及各大城市交通拥挤问题越来越严重，发展城市轨道交通成为目前解决这些问题的最好办法。直流牵引供电系统是城轨系统的重要组成部分。直流供电的保护与控制是整个直流牵引供电系统的核心技术，在保证地铁的稳定运行方面起着重要作用。我国的地铁供电系统保护研究起步较晚，加上当前城轨发展迅速，城市轨道交通供电系统出现了很多新的问题。原来的保护装置在供电系统发生故障时，其速动性和可靠性都不同程度的降低。这些都对保护设备提出了新的要求。因而我们应该尽早研制出更加可靠的智能化直流保护设备。地铁供电系统的保护设备主要安装在牵引变电所内，本文首先介绍了牵引变电所的接线方式，然后在研究整流机组的外特性的基础上，基于Matlab/Simulink建立了24脉波整流变电站的仿真模型，以及机车、供电线路的简单模型，进而建立了完整的直流牵引供电系统的仿真模型，得到了牵引供电系统正常运行情况下的电流波形。接下来本文建立了直流牵引网短路故障仿真模型，得到了不同短路情况下的电流仿真波形，并且对机车启动时的暂态过程进行仿真，得到了机车启动时的电流波形。通过仿真结果，分析机车起动电流和短路故障电流的特点，提出远端短路故障电流与机车启动电流的区分是直流馈线保护中的难点和重点。根据直流保护需要考虑的因素，对地铁馈线保护进行配置，然后详细分析了以DDL保护为核心的各保护原理，给出了保护的整定原则，并进一步给出了软件实现流程。本文最后给出了地铁馈线保护装置的硬件结构，对各模块结构进行了初步设计（主要包括模块结构设计、芯片选择）。