高压输电线路发生故障时,故障信号含有与故障有关的各种信息。对故障信号进行分析,有效提取故障信号的特征信息,可以服务于电力系统保护或故障诊断。输电线路发生故障时,及时准确地故障定位或测距有利于快速排除故障、恢复供电,对电力系统安全可靠运行有重要意义。论文对输电线路故障电磁暂态进行了分析。仿真研究了频变参数模型、分布参数模型和П型等值电路模型下故障暂态电流的频谱特征,给出了分布参数模型和П型等值电路模型下频率与线路长度关系曲线图。论文根据行波的折反射原理利用网格法分析了故障行波的传输过程。利用PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态仿真软件分别建立两端母线均只接有故障线路的系统模型和两端母线有三条出线的系统结构模型。在两种模型下仿真分析探讨了行波故障点反射波和对端母线反射波的幅值关系,理论研究并仿真分析得到故障点反射波和对端母线反射波的极性关系。基于行波极性关系的结果,论文分别采用小波变换模极大值和多分辨形态梯度的方法,检测行波到达波头,准确得到行波极性进而实现了利用行波信号的单端故障测距。依据建立的电力系统输电线路模型进行仿真,结果表明测距方法是有效、精确的。论文提出了一种基于小波变换在白噪声环境下行波到达时刻自适应提取的方法,该方法能够在噪声环境下有效地剔除噪声模极大值,保留有用的行波模极大值信息,理论分析和基于电力系统输电线路的仿真结果均表明了该算法的有效性。鉴于小波变换在抑制脉冲噪声方面的不足,提出采用数学形态学的形态滤波技术对故障暂态信号中各种噪声干扰实现了较好的滤波效果。