随着社会经济持续快速发展,用电负荷不断增长,这一过程中电网容量不断扩大、电网区域不断扩展,电能的传输容量和传输距离也不断增大。为在全国范围内实现资源优化配置,急需解决能源基地与负荷中心之间远距离、大规模、大容量的电力输送难题。特高压输电是上述难题的最佳解决方案。特高压交流和特高压直流是特高压输电的两类主要形式,针对不同的应用场景,发挥不同的重要作用。特高压同步电网的主要构成单元是特高压交流长线路,其安全、可靠的运行对电网的安全稳定有非常重要的意义。为此,本文以特高压交流长线为对象,研究更高性能的线路主保护新原理及新判据。对于特高压常规线路,在保证选择性的基础上,研究能进一步提升速动性、灵敏性并能应对复杂电磁环境带来保护可靠性挑战的主保护新判据;对于特高压半波长线路,由于现有就地主保护原理不再适用,若仅依靠纵联主保护,一旦纵联通道出现异常,线路将失去主保护,而半波长后备保护的研究几近空白,系统安全遭遇致命威胁;即便通道健全,两侧信息交互的超长延时也将令故障实际切除时间长到不可接受。因此,亟需研究用于特高压半波长线路的就地超高速主保护新原理。本文主要工作归纳如下:对于特高压常规线路,针对基于工频量线路纵联主保护动作速度受制于滤波算法数据窗以及抗干扰能力不足的问题,提出一种基于波形相似度比较的线路快速纵联主保护判据。该判据利用不同性质故障发生后故障线路两侧电流波形间不一致形变的特征,通过Hausdorff距离算法对其进行相似度比较,实现故障的快速识别和切除。其次,在基于波形相似度比较的线路快速纵联主保护判据的基础上,利用贝瑞隆模型实现电容电流的完全补偿,设计了无需固定门槛的波形相似度比较改进判据,以及针对CT饱和的保护闭锁和再开放附加判据,在保证保护动作速度的前提下最大限度提升保护的灵敏性和可靠性。针对特高压半波长线路主保护面临的问题,分析由超长线路距离导致的基于双端量纵联保护速动性受通信固有时延的制约和现有就地量主保护原理的局限性。结合故障测距原理和半波长线路故障传播特性,提出一种超高速测距式就地主保护新原理,通过线模波和零模波的到达时差,判断故障的发生距离,进而实现区内故障与正方向区外故障的判别,所提方法能实现线路全长范围内接地故障的准全线覆盖。之后,针对前述测距式保护原理无法识别不会产生零模分量的不接地故障与对称故障的局限性,基于线模行波在经过半波长线路的传输距离后,不同频段分量之间依然存在到达时刻差异的特征,利用小波多分辨分析实现线模行波不同频段分量间到达时差的判别,进而提出覆盖半波长交流输电线路全类型故障的就地测距式主保护新原理。最后,综合两种测距式保护原理提出一种适用于半波长线路的测距式综合主保护方案,能实现全线范围内故障的瞬时切除,相比现有纵联类保护具备明显的速动性优势。