随着我国超高压电网的迅速发展,超高压输电线路和母线对继电保护的动作速度和可靠性提出了更高要求。根据系统故障时产生的暂态量而构造的暂态保护具有超高速性能,但是它的可靠性却有待提高。论文就这一种新继电保护技术开展了深入系统的研究。首先研究了故障暂态量的产生机理,从理论上分析影响故障暂态量产生的基本因素。论文的研究表明,暂态保护可靠性不高的一个根本原因是传统方法没有考虑故障初始角与过渡电阻的影响。为解决这一问题,本论文根据实际工程中输电线路和母线系统的特点,提出了几种暂态保护方案,理论分析表明它们具有较好的优越性。ATP/EMTP仿真验证了这些原理的正确性。论文的研究成果主要体现在以下几个方面:(1)提出了两种计算故障初始角的方法从理论上分析研究了故障行波在三相输电线路上的模分量传播特性,推导出利用故障模分量计算故障初始角的方法。从理论上研究三相架空输电线路的相位系数特性,提出了基于相位系数的故障初始角计算方法。(2)建立了基于故障初始角、过渡电阻的暂态量归算模型深入研究了故障暂态量与故障初始角、过渡电阻的关系,建立起故障暂态量按故障初始角、过渡电阻的归算模型,消除了故障初始角、过渡电阻的影响。(3)提出了基于故障初始角、过渡电阻归算的暂态保护方法①提出了基于故障初始角、过渡电阻归算的线路单端暂态保护方法根据母线两回线路出口端暂态量的差,提出了新型的线路单端暂态保护。保护实现过程中,通过将故障特征量进行归算的方法消除了故障初始角、过渡电阻的影响。该方法可以保护连接于同一条母线的两回线路,保护范围是传统保护的两倍,如果按照传统保护配置方法配置保护,可以实现保护双重化。②提出了基于故障初始角与过渡电阻归算的母线暂态保护方法根据在母线的各条线路出口端观测到的故障暂态量瞬时幅值,建立起故障暂态量瞬时幅值的归算模型,提出了一种新型的母线暂态保护方法。本方法消除了故障初始角、过渡电阻的影响,显著提高了保护可靠性。③提出了基于故障初始角与过渡电阻归算的分布式母线暂态保护方法根据在母线一条线路的出口端监测到的故障暂态电流行波方向和故障暂态电流瞬时幅值,应用将故障暂态电流瞬时幅值进行归算的方法,提出了一种新型的分布式母线暂态保护方法。该方法消除了初始角、过渡电阻的影响,显著提高了保护可靠性。本方法能同时保护一条母线和一回线路,只需从一条回线路提取故障暂态信息,无需同其它保护单元交换信息,一个保护单元出现故障或退出运行,不影响其它保护单元的正常运行,每个保护单元具有完全的独立性,符合继电保护装置分散下放安装到开关站的发展趋势要求。相对于已有的分布式母线保护,本方法原理更加简单,可靠性提高。④提出了基于故障初始角与过渡电阻归算的方向比较纵联暂态保护方法根据在线路两端检测到的母线内侧与外侧的故障暂态量能量差,建立起故障暂态量能量差的归算模型,提出了一种方向比较纵联暂态保护新方法。本方法消除了初始角、过渡电阻的影响,显著提高了保护可靠性。一套本原理的方向保护可以同时为两条线路提供故障方向判断,平均起来n回出线最多仅需要n套本原理的保护装置即可保护所有出线,相比传统的方向纵联保护必须在每回线路两端都配置一套保护装置,共配置两套保护装置而言,可以节省大量投资。(4)提出了基于故障初始角、过渡电阻与机器学习的智能暂态保护方法①提出了基于故障初始角、过渡电阻与SVM的线路单端智能暂态保护方法根据在母线的两条线路出口端的暂态量的差,提出了一种新型的线路单端智能暂态保护。该保护算法将故障特征量、故障初始角、过渡电阻作为SVM输入向量,通过机器学习的方法消除故障初始角、过渡电阻的影响,显著提高暂态保护可靠性。该方法可以保护连接于同一条母线的两回线路,保护范围是传统保护的两倍,如果按照传统保护配置方法配置保护,可以实现保护双重化。②提出了基于故障初始角、过渡电阻与SVM的分布式母线智能暂态保护方法根据在母线一回线路的出口端监测到的故障方向和故障暂态电流瞬时幅值积分,将故障特征量、故障初始角、过渡电阻作为SVM输入向量,采用机器学习的方法,提出了一种新型的分布式母线暂态保护方法。该方法消除了故障初始角、过渡电阻的影响,显著提高了保护可靠性。本方法能同时保护一条母线和一回线路,只需从一条回线路提取故障暂态信息,无需同其它保护单元交换信息,一个保护单元出现故障或退出运行,不影响其它保护单元的正常运行,每个保护单元具有完全的独立性,符合继电保护装置分散下放安装到开关站的发展趋势要求。相对于已有的分布式母线保护,本方法原理更加简单,可靠性提高。③提出了基于故障初始角、过渡电阻与PNN的智能暂态保护方法根据在母线的两条线路出口端监测到的故障暂态量瞬时幅值积分、这两个瞬时幅值积分的差,应用概率神经网络(PNN)构造了一种新型的智能暂态保护方法。随故障状态的改变,智能地调整保护动作值,消除了故障初始角、过渡电阻的影响,显著提高了保护可靠性。本方法能同时保护一条母线和两回线路。论文主要贡献可概括为:提出了两种计算故障初始角的方法;建立了基于故障初始角、过渡电阻的暂态量归算模型;提出了基于故障初始角、过渡电阻归算的线路与母线保护方法;提出了基于故障初始角、过渡电阻的机器学习算法的线路与母线保护方法。这些方法消除了故障初始角、过渡电阻的影响,显著提高了保护可靠性;多个方法的保护区域是传统方法的2倍。