一种四轨牵引供电系统单极对地故障保护方法，包括步骤：检测每一个变电所的正极对地电压和负极对地电压，判定系统发生负极或正极对地故障，闭合正极或负极单向导通装置；计算每一个区段的差动电流；切除差动电流大于电流整定值的区段。还包括电流传感器断线判定和闭锁保护，以及电压传感器断线判定和闭锁投入单向导通装置的步骤。本发明能够可靠判定正极对地故障和负极对地故障，使各变电所投入非故障极单向导通装置构成故障回路；还能够使故障区段两侧的断路器可靠动作切除故障，非故障区段可靠不动作；电流传感器断线判据能够可靠避免电流传感器断线导致保护误动；电压传感器断线判据能够可靠避免电压传感器断线导致单向导通装置误动作。