我国电力资源与电力需求呈现逆向分布,因此建设大规模的输电通道势在必行。由于我国人口众多,土地资源紧张,因此占地面积少、单位宽度走廊输送容量大、建设成本低的同塔线路输电方式受到了高度重视,并已在我国输电线路的建设中得到广泛采用。为满足不同的应用要求,除同塔双回线路外,在工程实际中还衍生出其它多种复杂同塔线路形式,如非全程同塔线路、同塔四回线路和混压同塔线路等。同塔线路结构的复杂化给电网的规划设计、运行控制和继电保护带来了诸多不利影响。一方面,复杂同塔线路结构形式多样,需要建立与之相适应的线路参数计算方法,以满足线路设计、潮流计算和继电保护整定计算的要求。另一方面,受技术条件限制,同塔线路换位相对困难,若导线布置不合理,易导致线路参数不对称,影响电网的正常运行。此外,同塔线路参数不对称性的增大以及复杂的跨线故障形式可能导致相关保护的性能劣化,存在许多问题有待进一步的研究和探讨。本文重点围绕复杂同塔线路的参数计算方法、相序排列方式优化、参数对称性对距离保护的影响以及功率方向元件的适用性等方面开展研究工作。复杂同塔线路的参数计算是电力系统潮流计算、短路电流计算、继电保护整定计算的重要基础。本文以“单导线-大地”回路为基础,从同塔线路的基本参数矩阵出发,提出了一种具有良好适应性的复杂同塔线路参数计算方法。以此为基础,开发了同塔线路参数计算分析软件,并通过与线路实测参数和PSCAD仿真参数进行比对,验证了计算软件结果的正确性。论文介绍了同塔线路参数计算方法的基本原理、计算软件的基本结构和功能特点,并对复杂同塔线路参数计算中一些特殊问题的处理方法进行了分析说明。同塔线路换位困难,对导线布置方式进行优化设计,是提高线路参数对称性的最有效和最经济的手段。论文分析了不同杆塔结构和导线布置方式对线路参数对称性的影响,从单序量和复合序量等多个角度,建立了同塔线路参数不平衡度评价系数,利用(0,2)标度法对各个不平衡度系数进行权重分配,形成综合评价指标。在此基础上,利用所开发的参数计算软件以及所建立的综合评价指标,重点针对同塔四回线路常见的几种塔型结构,进行了导线相序优化排列方式研究。论文介绍了同塔线路参数对称性评价指标的计算方法,不同相序排列方式下综合评价指标的计算结果,并给出了不同塔型结构下的最优相序排列建议。复杂同塔线路与普通线路相比,由于受到换位技术的限制,其参数不对称的问题更为突出,可能对继电保护的动作性能,特别是对参数敏感度较大的距离保护的性能带来不利影响。论文从同塔线路的测量阻抗入手,通过理论推导和数字仿真,分析了参数不对称对同塔线路距离保护的影响,针对存在的问题,提出了同塔线路距离保护整定计算的修改建议。方向元件是线路保护的重要组成部分,广泛应用于距离保护、零序电流保护和纵联保护。同塔线路故障形式多样,电磁耦合复杂,对方向元件的性能提出了更高要求。论文采用理论和仿真分析相结合的方式,对目前常用的典型方向元件,包括正序突变量方向元件、负序方向元件和零序功率方向元件应用于复杂同塔线路的适用性问题进行了系统研究,对可能存在的主要问题进行了归纳总结,以为方向元件的合理应用提供参考。论文最后对全文工作进行了总结,并对后续研究方向进行了展望。