高压架空线作为电能传输的主要媒介，易发生多种类型故障。针对线路短路故障的保护研究已趋于完备。因自然因素与人为操作引起的断线故障，由于其故障特性较轻，对系统稳定性影响较小，发生概率较低，易被忽略，导致线路断线故障难以被目前常用线路保护快速准确识别。
　　随着城市人口愈发密集，铁路、公路等公共设施与城市高压架空线路交叉跨越增多，带电线路接触地面不仅会导致接地短路故障，而且会危及地面人员生命以及社会公共安全。若线路断线后，未接触地面，保护装置无法及时识别并切除故障线路，故障线路长时间缺相运行所产生的不对称分量以及因铁磁谐振所造成的谐振过电压会危及电力系保护装置以及电气设备的正常工作。目前针对高压架空线断线故障保护原理的研究较少，因此有必要开展高压架空线路断线故障保护机理研究，并研制相应的保护装置，以实现断线故障在线路未落地前准确识别并切除，避免因断线故障引发的人身事故和财产损失。本文以典型的高压电网架空线路为研究对象，从理论研究、样机研制两个方面开展高压架空线断线故障保护研究。
　　理论研究包括高压架空线断线故障特性分析与断线故障保护原理研究两个部分。在断线故障特性分析中，利用对称分量法，分析了在不同运行方式下，线路发生单相与两相断线故障时，健全相线路电流与断线相线路两侧母线电压的变化规律。在此基础上，提出了基于电压降落差的断线故障保护原理，保护原理利用线路电流与线路阻抗计算线路理想电压降落，利用线路两侧电压得到线路实际电压降落，通过比较两者相量差的幅值，实现断线故障的快速判别。仿真分析表明，提出的断线故障保护原理能准确识别各种类型的断线故障。基于ANSYS软件对架空线路进行建模，模拟线路断线落地过程，通过对线路发生断线至故障线路接触地面的时间进行估算，可校验所提出的保护原理动作速度是否满足要求。仿真分析表明，按照国标规定的高压线路最低离地高度限值进行计算，线路最快需1s才能掉落至地面，断线保护在此之前动作便可达到在线路接触地面前准确识别断线故障这一目标。
　　样机的研制涉及实用判据、整定方法、保护方案、实时动态仿真(Real Time Digital Simulation，RTDS)测试以及试点运行等方面。分析了电流互感器(Current Transformer， CT)和CVT(Capacitor Voltage Transformer，CVT)暂态过程与稳态误差，给出合适的误差范围；充分考虑测量误差与线路参数误差后，提出实用保护判据并给出整定值的选取方法。提出保护装置在采用低门槛启动元件基础上增设断线保护启动模块的综合启动方法，可避免因CT断线造成保护的误动与因负荷波动造成保护装置的频繁启动，同时提高断线保护在线路轻载工况下的灵敏性。在此基础上形成了高压架空线路断线故障保护方案，并研制了适用于110kV电压等级的高压架空线路断线故障保护装置样机。基于RTDS测试系统，设置不同类型的断线故障，对断线故障保护装置样机进行全面测试。实验结果表明，除线路极轻载工况外，断线故障保护装置样机在线路内部发生不同类型断线故障时，可在故障后77ms内快速动作；发生区外故障以及系统异常工况时，可靠不动作。介绍了保护装置样机试点运行情况。
　　论文最后对全文的研究工作进行了总结，同时展望了下一步的研究方向。