特高压(Ultra High Voltage,UHV)输电线路单相自适应重合闸存在两个关键问题:故障性质的判别以及最佳重合时刻的捕捉。故障性质的判别作用是,永久性故障时闭锁断路器使之不再重合,从而避免系统受到二次冲击;最佳重合时刻的捕捉是为了当重合于瞬时性故障时系统最稳定。研究两种故障性质下故障相端电压的差别,提出单相自适应重合闸判据;通过研究系统暂态稳定性以及神经网络,提出最佳重合时刻的智能捕捉方法。首先,系统地介绍单相自适应重合闸研究背景、意义以及国内外发展现状;研究输电线路发生单相接地故障时,在不同故障性质下的电弧特性、潜供电流以及故障相端电压特性。针对两端带并联电抗器的特高压交流线路,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建1000kV特高压输电线路发生故障时的电力系统模型,仿真出故障相端电压波形。其次,研究两种故障性质时故障相端电压的区别,提出电压变化速率能量比(Voltage Change Rate Energy Ratio,VCRER),通过严格的数学推导得出VCRER的合理性;通过连续计算相邻两个时窗的VCRER比值,然后与设定阈值比较来判别故障性质,得出有效判据。仿真结果表明,在不同噪声环境下新判据依然有效。最后,研究系统暂态稳定性、经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)以及基于模拟植物生长的改进BP(BP Neural Network Based on Plant Growth Simulation,PGS-BP)算法,提出利用PGS-BP算法捕捉最佳重合时刻的智能方法。