输电线路上精确的故障测距可实现线路故障的快速排除和线路供电的及时恢复,有利于减少因停电造成的经济损失。随着电力系统传输容量的增大,输电线路走廊的限制日益凸显,以及出于经济成本的考虑,输电线路在改造与扩充的过程中出现了新类型与新结构,区别于以往相对简单的单回线和双回线。这种新结构往往包含在原有输电线路上加装串联补偿装置,在原有线路基础上扩充线路长度和增加现有输电线路的回数,在架设新线路时跨越较低电压等级送电等。随着新技术的发展,故障测距算法的研究不断深入,充分与实际相结合,不断适应新线路类型对测距算法的要求,成为新时期国内外学者在继电保护与故障测距领域研究的热点与趋势。论文选取了装设串补元件的同杆并架双回线、非全程双回线以及交叉跨越输电线路这三种线路类型,将其统称为复杂输电线路。论文基于这三种线路结构对复杂输电线路故障测距进行了深入探讨与研究,主要工作和成果如下:(1)基于分布参数模型,分别提出了针对串补双回线故障定位的时域法和工频电气量法,并对两种算法进行了仿真验证与比较。工频电气量法按照故障点相对于串补位置的不同分为两个子算法,根据从两侧分别推得的故障点处电压相等、串补装置两侧流经电流相等的特点,消去传输方程中近故障一侧的串补电压和电流。接着,利用故障处过渡电阻的纯电阻性构造适用于所有故障类型的故障定位函数,最终解得故障位置。针对串联补偿双回线的故障定位时域算法基于贝瑞隆模型,根据故障点处的电压电流关系推导串联补偿装置处的电流,然后利用串补两侧电流关系构造故障定位通用方程。故障定位方程采用最小二乘法求解,根据故障发生位置相对于串补安装位置的不同,采用不同的故障距离约束条件,沿线最优解即为故障位置。两种方法各有特点,但均不依赖串补装置的模型,不受MOV非线性特性的影响,无需预知故障点相对于串补的位置,不存在伪根判别问题,可以根据现场实际情况和需要进行选择。仿真结果验证了该算法的准确性。(2)针对非全程双回线,本文充分考虑了该类线路沿线耦合情况不同的特点,首先针对非全程双回线的典型线路结构,提出了先确定故障区段,再进行精确测距的研究思路,最终实现了故障的精确定位;基于正序网络,在分界点处构造含双曲正切函数的区段识别函数组。故障发生在不同区段时,故障区段识别函数组有着明确的正负相位特征,利用这一特点确定故障区段、区分跨线故障与单回线故障。仿真结果表明,该方法故障区段识别准确,且不受故障类型、故障位置和过渡电阻的影响,导致最终的测距精度较高。(3)针对交叉跨越输电线路,推导了交叉跨越输电线路互阻抗参数,并定性分析了交叉跨越输电线路的互阻抗系数沿线变化特点;仿真发现将传统单回线测距方法用于交叉跨越输电线路,测距误差将会上升,基于此,提出了一种基于分段π型电路的精确定位方法。PSCAD仿真发现,该方法精度较高,与传统单回线测距方法相比,能够有效降低测距误差,不受故障类型和过渡电阻的影响,具有一定的工程实际价值。