电网容量的增长和互联规模的扩大对远距离大容量输电技术的需求推动了特高压输电技术的发展。母线是电力交换的枢纽,是特高压电网的重要组成部分。母线短路故障如果不能快速切除,将破坏特高压电力系统的安全稳定运行。本文针对特高压母线故障规律及其对母线差动保护的影响,研究了特高压母线差动保护的原理新问题,主要研究内容如下： (1)研究了特高压母线故障电磁暂态规律。提出了一种复杂电网络频域计算方法,计算求解了母线短路故障电流暂态分量的各特征量,分析总结了其变化规律。建立了1000kV特高压试验示范工程的时域仿真模型和自动批量仿真工具,对特高压母线故障的各种故障和系统参数组合下母线差动保护的动作行为进行了研究。结合故障电流暂态分量的变化规律,分析了故障电流各暂态分量影响母线差动保护动作特性的规律和机理。 (2)研究了故障电流暂态高频分量延迟特高压母线差动保护区内故障动作速度的问题,提出了谐波相量差动保护原理作为解决措施。 (3)针对特高压母线故障电流中非周期分量衰减时间常数高的特点,研究了特高压母线差动保护的抗CT饱和判据和CT饱和过程中的母线差动动作判据。提出了基于CT线性传变区周期性的抗CT饱和判据和配套的母线差动保护方案。利用CT饱和时线性传变区周期性出现的规律,在线性传变区内进行采样值差动判断,在保证区外故障CT饱和闭锁可靠性的前提下,改善母线差动保护的发展性故障动作速度和灵敏度。 (4)研究了特高压双断路器主接线形式在多断路器串规模下的区内故障电流流出比例,分析了区内故障流出电流的变化规律和对母线差动保护的影响。分析了母线差动保护比例制动特性在提高抗区内故障流出电流能力和提高区外故障制动可靠性时面临的困难。为解决这一问题,提出了按支路计算制动电流的母线差动保护三折线比例制动特性,可以在不损害区外故障制动能力的前提下提高特高压母线差动保护的抗区内故障电流流出能力。 (5)针对特高压CT大变比和轻负荷的特点,研究了CT在小电流下的传变特性,提出了基于不平衡电流变化估计的CT断线判据,以兼顾CT断线的灵敏度和误判率。提高轻载情况下的CT断线检出灵敏度,并防止各支路负荷电流发生较大突变时误判。 (6)研究探索了应用电子式电流互感器(ECT)改善特高压母线差动保护性能。提出了ECT配置方案、ECT与母线保护装置的过程层网络拓扑和系统结构、时间同步系统方案的建议。研究了ECT输出的数字化电气量信号用于母线差动保护需要解决的重采样数据处理问题。明确了这一问题属于多抽样率数字信号处理的研究领域和范畴。建立了母线差动保护重采样数据处理问题的特性分析方法框架。提出了两种适用于母线差动保护的快速短窗变抽样率重采样处理的新算法,基于时域连续有限冲激响应滤波器的算法和优化设计的过采样法。研究了引入ECT对特高压母线差动保护配置、原理和性能的影响,提出了特高压母线差动保护配置和原理的简化和优化调整方案。