本发明涉及轨道交通装备领域，更具体的说，涉及一种牵引变压器过流诊断保护装置及方法。本发明提出的牵引变压器过流诊断保护装置，包括离线学习模块，对历史故障数据进行数据预处理和相关信号故障特征向量提取，基于决策树方法，对不同类型原边过流故障数据进行统计学习建模，生成决策树诊断模型；在线诊断保护模块，实时采样相关信号，与设定阀值进行比较生成故障分类使能标志，基于采集信号提取相关信号故障特征向量，结合决策树诊断模型进行故障判决，得到故障诊断结果，根据故障诊断结果执行对应的保护隔离策略。本发明实现牵引变压器过流的故障源精确识别并基于不同故障源进行差异化保护，有效提高设备可用性，提升列车运用效率。