城市轨道交通凭借其舒适、快捷和便利的特点,逐渐成为市民出行的主要交通工具,近年得到了快速发展。直流牵引供电系统是城市轨道交通工程的核心部分,其安全可靠性是列车正常运行的前提条件。由于接触网无备用的特点,一旦它发生故障,需要维护人员及时对接触网故障点进行快速抢修,因而就需要迅速识别故障,并准确定位故障点,从而及时进行检修并排除故障,进而恢复供电,减少停电带来的损失,对城市轨道交通正常运营具有重要的意义。本文通过对直流牵引供电系统的结构进行了深入分析,包括24脉波整流机组、考虑集肤效应影响的钢轨模型、交流传动系统等。利用PSCAD/EMTDC建立了接触网对钢轨短路故障模型和机车正常起动运行模型,通过仿真分析,得到机车起动和短路故障状态下馈线电流特性。利用小波分析和SOM神经网络理论,结合机车起动和短路故障时馈线电流特性,研究了实时辨识两种电流的方法。对馈线电流信号进行滑动时窗小波变换来实时检测馈线电流浪涌时刻点,截取浪涌时刻点后10ms的馈线电流数据,利用小波包变换对该信号进行3层分解并得到低频信号和高频信号,将其作为特性向量,并送入SOM神经网络进行聚类分析。实验分析表明：此方法可以实时检测馈线浪涌电流,有效的识别短路故障,为馈线保护和故障定位提供参考。针对牵引网参数偏差对既有双端电气量故障定位精度的影响,研究了一种基于接触网参数自适应的双端时域定位方法,并使用搜索法对故障定位方程求解。实验数据表明：在接触网参数不准确的情况下,该方法较既有的双端算法具有较高的定位精度,且结果不受故障点位置、过渡电阻、线路参数的影响。根据双端故障定位原理,结合现场实际工况,采用模块化设计思路,制定了一套直流牵引供电系统故障定位装置的研制方案。同时着重介绍了故障定位系统上位机软件的设计与实现,并利用前文的仿真数据对软件进行了功能测试,验证了其能够稳定运行,满足设计需求。