随着经济与社会的发展,城市轨道交通已经成为越来越多城市的主要公共交通方式之一,地铁线路的不断增长以及客运压力的增大,对城市轨道交通供电系统的安全可靠性提出了更高要求。电网通过城市轨道交通供电系统向机车提供电能,供电系统运行条件苛刻且无备用,为了加强地铁供电的可靠性,一方面可通过供电方案、继电保护配置的优化以适应供电系统新的要求,以及开发新的保护算法以保证继电保护装置可靠、灵敏动作;另一方面,进行牵引网故障分析,实现牵引网故障精确定位,快速检修并排除故障,恢复供电系统正常运行,也是保证供电系统安全可靠的重要手段。目前,地铁牵引供电系统中尚未有成熟的故障定位装置投入实际应用,依靠传统人工巡线的方法耗费大量时间和人力财力,不能满足地铁高速发展的需求。本文重点研究适合于地铁直流牵引供电系统的故障定位方法,保证供电系统安全可靠运行。首先,深入研究了地铁直流牵引供电系统的结构、参数、运行及故障特征,在阻抗法的基础上综合稳态电气量,提出了改进的故障定位算法；进一步从提高定位精度及解决定位结果易受过渡电阻的影响出发,提出了一种基于最小二乘法求解的双端时域微分算法；针对地铁变电站间不具备通信条件的情况,在双端时域微分算法的基础上研究了一种改进的单端故障定位算法,通过构造优化函数采用遗传算法求解故障位置。根据实际运行的某地铁供电系统结构参数基于Matlab/Simulink进行建模,通过故障仿真对算法进行分析,验证算法的可行性,并利用深圳地铁的实测数据进行相关比对,证明了算法的实用性和精度。在此基础上,借鉴高压直流输电中常用的行波故障定位法,分析了行波法在地铁故障定位中的适用性。基于现有输电线路行波故障定位原理,通过分析其误差来源,研究了一种不受波速影响的单端行波故障定位算法。在行波信号的分析与行波故障特征提取方面选择小波变换法,根据小波模极大值原理判断行波波头到达的准确时刻,进行故障定位。最后,针对故障定位中的两大算法故障分析法和行波法在不同情况下各有优缺点,提出将两种算法结合应用,优势互补,组合算法可利用故障暂态信息,无需进行时频域转换且所需数据窗短,从不同的角度进行测距,在保证精度的同时可以快速、准确得到定位结果,通过仿真试验验证了该组合算法定位精度高,且不受故障点位置、故障类型及过渡电阻的影响,鲁棒性强。