单相接地故障作为输电线路上发生频率最高的故障,其发生概率高达90%。从录波数据中发现,相当一部分相间故障是由单相接地故障发展而来。因此,提升输电系统对于单相接地故障故障的切除能力能极大的增强系统的可靠性。由于我国能源分布不均,致使输电线路送电距离远,而我国特殊的地貌分布则使得输电线路的架设环境多变,特别是途径山区地貌的较多,易发生高阻接地故障,现有主保护难以应对。当主保护无法反应动作于高阻故障时,应对高阻故障的最后一道屏障将是零序IV段保护。而零序IV段保护从启动到动作至少存在1.5s以上的动作延时,故障切除时间很长,这将带来故障转换和故障发展的风险。因此,以补充现有保护为前提,研究在主保护拒动之后,零序IV段保护延时动作之前能实现高阻故障切除的保护是一项极有意义的课题。本文首先分析辐射式网络下零序电压、电流模量的分布特征,指出在零序辐射式网络发生单相高阻接地故障时,靠近短路点的母线电压模量最大,故障线路的零序电流模量最大,且零序电流模量呈现以母线为阶梯自短路点向两侧逐级递减。指出基于零序电流模量、零序电压模量可以构造判据实现对高阻故障的切除。并对存在局部环网这一相对特殊的网络拓扑结构进行分析,发现其异于辐射式网络的零序电流模量分布特征。接下来文章基于零序电流模量的分布特征,提出了可实现高阻故障非同步信息依赖的保护新原理,深入分析了不同拓扑下保护原理的适用性。仿真验证所提保护判据在不依赖于同步的前提下能有效切除高阻故障。以此为基础,为解决局部环网拓扑下保护判据灵敏度较差的问题,提出了在存在局部环网拓扑时拥有较高灵敏度的基于零序电压电流模量排序的保护新原理,在PSCAD/EMTDC上的仿真验证了其对于高阻故障的有效性。为提高信息缺失时保护的动作效率,基于区外故障时,输电线路自然存在的零序电容电流,设计了基于零序电流模量的差动保护。相关仿真表明,基于零序电流模量的差动保护判据仅需关联该条线路的零序电流、电压模量即可完成对于单条线路的故障状态判断。