随着城市轨道交通的大力发展,地铁通常采用的直流牵引供电系统已经逐渐无法满足长线路、高速度的供电需求。因此某地铁试验线路牵引供电系统采用AC25k V刚性接触网,供电方式为带回流线的直接供电方式;为了保证分区所以前线路同相,以及原边高压侧的三相平衡而在牵引变电所增设了同相供电装置;在分区所电分相处采用虚拟同相柔性过分相装置协助列车高速不断电过分相来达到对长线路、高速度的现场需求。对于这样的一个牵引供电系统,当前并没有相应的继电保护方案来保证该系统安全、稳定的运行,因此研究其相应的继电保护与紧急供电方案是很有意义的。本文通过对柔性过分相技术、同相供电技术以及国内外继电保护的现状的研究,发现均无法对该地铁虚拟同相柔性供电系统进行有效的保护。因此针对虚拟同相柔性供电系统牵引网组成结构,对虚拟同相柔性供电系统在正常工作时与越区状态下进行故障及保护需求分析。以行车方向信号与机车位置信号作为辅助信号,并根据不同情况下的故障特征分别讨论采用不同辅助信号时牵引网、同相供电装置、柔性供电装置的协同保护需求。之后针对保护需求结合广域保护提出一套系统化的保护方案,同时提出了系统故障下联跳牵引变电所后越区供电的紧急供电方案;随后根据某地铁试验线路的实际情况,结合保护需求对试验线路的保护进行了配置。紧接着在提出的保护配置基础上,结合保护需求与试验线路实际情况,对系统正常状态下以及越区紧急供电状态下主变压器保护、牵引变电所母线保护、牵引变电所馈线保护、开闭所兼分区所进线保护、开闭所兼分区所馈线保护、柔性过分相装置保护、广域测控系统保护、提出了完整的保护整定计算的方法。为了验证保护方案以及故障电压电流计算方法的正确性,在RTDS上搭建了虚拟同相柔性供电系统仿真模型,来进行仿真验证,具体包括同相供电装置、柔性供电装置、牵引变电所、馈线等模型同时给出了同相供电装置、柔性过分相装置模型、广域测控系统控制算法,并在RTDS上进行了仿真验证了牵引网以及各装置模型的正确性。最后根据RTDS上搭建虚拟同相柔性供电系统牵引网模型,分别模拟系统中性区故障、供电臂故障、变电所母线故障、同相供电装置出口处故障、越区供电故障下的情形,进行保护动作时序的分析,得到故障时的电压电流波形、以及断路器动作的时序图。由仿真结果,验证保护方案的正确性、保护整定方法的合理性,以及短路电压电流计算模型的正确性。最终得到了适用于地铁虚拟同相柔性牵引供电系统的保护方案、紧急供电方案。