高铁牵引供电系统高阻接地故障发生时,故障电流微弱,测量阻抗不足以引起阻抗继电器动作。电流增量保护采用设定电流突变量启动值的定量分析方法,不能有效保证灵敏性,正动率较低。针对上述问题,本文通过分析牵引供电系统高阻接地故障的电气特性,研究了基于车所同步监测的广域后备保护方案,在此基础上形成以能耗与电能质量监测数据为辅助信息的牵引供电系统高阻接地保护方案。本课题的研究工作主要如下:首先,利用MATLAB/Simulink平台搭建了牵引供电系统高阻接地故障仿真模型,对比分析了不同过渡电阻和不同故障点位置下牵引网的电气特性。仿真结果表明,短路故障会导致馈线电流突变以及电压暂降;随着接地过渡电阻的增大,故障后牵引网的电流突变量将逐渐接近机车负荷电流,使得通过检测保护安装处电信号的方式难以有效识别故障。然后利用现场统计的电流增量保护跳闸记录和实测机车过分相电流波形验证了动车组仍有可能引起电流增量保护误判,需要提供辅助的电气信息来进行高阻接地故障的准确识别。然后,联合动车组和牵引变电所能耗与电能质量监测数据,在此基础上提出高铁“车-所-地”一体化同步监测模型,介绍了车载式监测单元、地面式监测单元、数据中心以及通信网的硬件结构和实现功能,分析了影响列车能耗指标的关键因素,评估了牵引变电所PCC点电能质量监测数据是否符合国家标准。利用邻接矩阵形成动态拓扑重构方法,解决了车所协同配合问题,对比分析了不同保护结构和通信方案对广域后备保护性能影响。多次广域网测试结果表明,车所广域保护实时性和可靠性均能满足广域后备保护性能要求。结合实测监测数据,利用卡尔曼滤波算法对不良数据优化加工,提升了广域监测数据的准确性,验证了“车-所-地”一体化同步监测系统能够为牵引供电系统高阻接地故障识别提供有效可靠的辅助信息。最后,基于动车组和牵引变电所的同步监测数据,提出一种多信息广域后备保护方案,分析故障和负荷情况下牵引变电所和动车组之间的有功功率差值,结果表明过渡电阻产生的持续有功功率损耗远大于正常情况下的线路损耗。形成以有功功率差值为特征的故障检测方法,通过研究多测点广域监测数据与现有保护的配合方式,提出利用AT所与动车组有功功率差值形成独立的广域后备保护方案,实现线路选择性跳闸和灵敏性提高。利用广域监测数据与电流增量保护的配合,作为辅助的电气信息来提高电流增量保护可靠性。并比较分析了典型场景下的判断效果和广域信息干扰下的故障检测性能。为保证故障可靠有效识别,必须对不同测点监测数据对时同步、配置PT二次断线闭锁功能以及检测异常数据的单极值点。