随着全球能源互联网的提出和建设,超高压(Extra High Voltage,EHV)输电技术已不能满足大区域互联以及远距离输电的要求,特高压(Ultra High Voltage,UHV)远距离输电系统的发展成为必然。特高压输电是互联网中的核心部分,对其安全性和稳定性的要求更加严格。特高压输电继电保护则担负着保障全网安全稳定运行的重要使命。因此,提高继电保护算法的快速性和精确度对特高压输电线路的安全稳定运行具有至关重要的意义。本文从基于工频量的继电保护和基于暂态量的继电保护两方面入手,分别提出了改进的时域电容电流补偿算法和改进的分段普罗尼(Prony)算法用以提高特高压输电线路继电保护的性能。电容电流使特高压输电线路电流差动保护性能变差,采用常规的电容电流补偿算法,虽对电容电流进行了补偿,但仍存在线路区内故障时受故障点影响导致补偿不精确的问题。为此,提出了一种基于故障测距的时域电容电流补偿算法。该补偿算法利用了故障暂态特性,能补偿部分暂态电容电流,并对电容电流进行了精确补偿。在保证区外故障可靠性的同时,大大提高了区内故障时的灵敏度。特高压输电线路电压等级高,结构复杂,故障信号中含有丰富的暂态成分。对于分析不连续或含突变性分量的故障信号,分段Prony算法比传统Prony算法具有更高的计算精度和抗噪性能。本文在分析了现有的基于相对均方误差(Mean Square Relative Error,MSRE)的分段Prony算法受噪声干扰严重、分段不准确的基础上,提出了基于小波变换的分段Prony算法,该分段方法抗干扰能力强、计算速度快,可提高故障信号中暂态分量的提取速度和精度。此外,针对带并联电抗器的特高压输电线路故障相恢复电压的特点,利用改进的分段Prony算法对发生瞬时性故障和永久性故障时的故障相恢复电压进行了分析,可有效辨识带并联电抗器的特高压输电线路的故障性质。同时分析了不同故障类型时特高压输电故障电流各线模分量主频的特征,并提出基于线模分量主频的故障选相方案。选相结果不受过渡电阻和故障距离的影响,可有效提高保护的速动性。