输电线路和变压器是高压输电系统中最为重要的设备,输电线路和变压器的继电保护的性能,不仅关乎线路及变压器本身的安全,也直接关乎到整个系统的安全稳定运行。目前,虽然输电线路和变压器的主保护已经实现了较好的保护效果,但是主保护出现保护拒动故障的风险依然存在,因此为了全面确保电气设备的安全以及输电系统的稳定可靠运行,后备保护仍是继保系统中的重要组成部分。现有的输电线路和变压器后备保护系统往往仅依靠本地量判别故障的思路组成保护方案,在长期的实际运用过程中,这种传统后备保护配置方式表现出了良好的整体性能,但随着电力系统的发展,电网结构日益复杂,输电容量不断增长,电网互联日益普及,其规模与范围不断扩大,传统后备保护方案的不适应性日益突显,但电力系统通信的发展为后备保护系统的进一步发展创造了难得的机遇,引入通信的后备保护方案的设计思路,已被广泛认同,基于通信系统建立起具备更优性能的后备保护系统,具有重要意义。本文在借鉴和总结前人研究工作的基础上,对传统输电线路距离后备保护(Ⅱ段、Ⅲ段保护)和变压器后备保护面临的主要问题进行了总结与分析,并针对这些问题,提出了基于区域纵联原理的一系列高压输电系统后备保护方案。首先,提出了基于区域纵联比较原理的距离Ⅱ段后备保护方案,该方案包含两个关键内容：一是能可靠反应保护范围内故障的距离元件,二是基于该距离元件判断结果的区域纵联比较策略。前者以确保本线路末端短路时有足够的灵敏度为整定原则,后者通过对特定区域内距离元件的判断结果进行比较来确定故障位置,根据故障位置灵活确定动作延时。区域纵联距离Ⅱ段保护系统既能够确保选择性以及快速性满足需要,同时简化了传统保护整定原则以及保护间的配合关系,提高后备保护的性能。算例分析表明,所提方案能够对故障进行可靠的判断,在保证距离Ⅱ段保护的速动性和选择性的同时,仍具备了一定的容错能力。随后,采用与建立距离Ⅱ段新型保护方案类似的思路,提出了基于区域纵联原理的距离Ⅲ段保护方案,该方案着重解决了潮流转移引起过负荷导致保护误动作,甚至引起连锁故障的问题,同时,该距离Ⅲ段保护方案的建立过程也表明,基于区域纵联比较原理的保护方案具有一定的普适性,该方案可以与不同的保护元件相结合,构成不同作用的后备保护方案。算例分析表明,所提方案能够对故障进行可靠的判断,能够保证距离Ⅲ段性能的同时,具备了较强的耐潮流转移引起的过负荷的能力,并且有一定的容错能力。最后,建立了集中式区域纵联变压器后备保护方案,可以与传统保护元件良好地结合,依靠综合比较安装在变压器各侧以及相邻母线上的各保护元件所提供的信息,快速地确定故障位置,以具有目的性的动作延时切除故障,确保了保护速动性,同时提出了更为优化的保护动作方式,不仅保障了保护选择性,同时将故障切除范围有效减小。仿真算例表明,相较于传统保护方案,该方案在保护速动性、选择性上具有明显优势,并能够在变压器及相邻母线发生故障时,确保故障被及时、彻底切除,使得变压器相邻母线具备了一套全新的近后备保护,故保护性能全面提升,并具有良好的可行性。