大规模的电网互联提高了供电质量和系统运行的经济性,但会使局部电网故障对整个系统的安全运行产生较大冲击,因此,在电网发生短路故障后及时准确地诊断故障元件,定位故障位置,对加快供电恢复,保证电力系统的安全稳定运行具有重要意义。随着智能电网建设的推进,对电网的安全运行水平提出了更高要求,已有电网短路故障诊断及定位方法在诊断准确度、定位精度和可靠性等方面均受到严峻的挑战。对此,本文重点对基于模型的诊断方法在电网故障诊断的应用、电网故障诊断的解析建模与求解、基于暂态行波的电力线路故障定位展开研究。主要工作归纳如下:(1)针对传统专家系统在电网故障诊断应用中的局限性,提出基于模型诊断的电网故障诊断方法。根据测点分布将电网分解成若干独立子系统,通过搜索子系统中解析冗余关系建立诊断模型,然后按照基于因果关系的诊断思想,得到预设故障输出对应的预备候选诊断,进一步根据故障后的电气信息从匹配的预设故障输出中确定候选诊断,最后将实际告警信息引入到模型诊断逻辑框架中,给出基于贝叶斯定理的最优诊断识别方案。(2)针对现有电网故障诊断完全解析模型存在多解和误诊的问题,提出了一种改进完全解析模型。通过解析保护和断路器动作及告警信息的不确定性,构建了事件评价指标。根据评价指标,赋予各类保护和断路器不同权值,使解析模型更加合理。同时,为了提高模型求解方法的通用性,通过分析保护和断路器的动作状态与告警信息之间的因果关系推导基础规则,并将基础规则按照相应的逻辑关系关联起来,提出一种基于关联规则的模型求解方法。(3)为了克服当前输电线路单端行波故障定位存在的主要技术局限,提出基于初始透射行波的输电线路故障定位方法。通过分析四种类型的行波传播路径,得出透射线模行波与非透射线模行波到达测量端的时间顺序,依此识别初始透射线模行波,然后利用第2个线模反向行波与初始透射线模行波之间的极性关系构造了识别第2个反向行波性质的判据,从而实现输电线的单端行波故障定位。所提定位方法基本不受母线结构、模量衰减和透射模量的影响,具有较好的可靠性,扩大了单端行波故障定位的应用范围。(4)针对现有配电网故障定位方法存在的缺陷,提出了一种适用于复杂结构配电网的故障定位新方法。将不同结构线路进行归一化处理后,将全网线路进行等分,根据划分节点至各线路末端的距离建立行波路径矩阵,进而建立各节点对应的行波传播时差矩阵,故障发生后,采用基于派克变换(Park’s Transformation,TDQ)的行波检测方法获得行波到达时刻,建立各分支线路间的行波到达时差矩阵,分别将各节点传播时差矩阵与行波到达时差矩阵进行比较,通过矩阵差异值找出故障位置。所提定位方法不受线路结构、分支数量和分支层的影响,允许测量时间存在较大误差。