随着电力系统的逐渐发展,电网规模的不断扩大,电网结构也越来越复杂,对继电保护装置的要求也越来越高。输电线路是电力系统中重要的电气元件,单相接地故障是输电线路最常见的故障。本文首先对已有输电线路典型的保护原理进行了总结分析,重点分析了比较电压相位法的保护原理,以正序电压极化的距离继电器,零序电抗继电器及其改进方法等典型的保护原理。傅氏算法是微机保护装置中常用的算法,全波傅氏算法在提取故障电流中基波分量时受衰减直流分量的影响较大。针对此问题,提出了一种滤除衰减直流分量的全波傅氏改进算法。利用一个周波内的采样值,求出故障电流中衰减直流分量的初始幅值和衰减时间常数,根据衰减直流分量的时间常数与初始幅值计算出衰减直流分量在每个采样点时刻的值,用采样值减去衰减直流分量值得到修正后的采样值,再利用全波傅氏算法计算出基波分量。分别采用静态模型信号、PSCAD/EMTDC仿真模型检验了该算法的性能。仿真结果表明,该算法能够有效地减少衰减直流分量的影响。与一般改进算法相比,所提算法仅需要一个周波的采样数据,计算得到的基波分量准确性高。本文研究了一种距离保护算法,首先根据故障支路的基尔霍夫电压方程,得到测量阻抗表达式。在阻抗平面分析测量点到故障点线路阻抗、测量阻抗以及由于过渡电阻存在引起的附加阻抗关系。以测量点负序电流相位近似于故障点电压相位,得到过渡电阻存在引起的附加阻抗角,通过解阻抗三角形得到测量点到故障点线路阻抗模值,通过与整定阻抗模值比较构成保护判据。本文研究的距离保护算法用于送电侧,能正确判别区内和区外故障；用于受电侧,当故障后系统状态不在“同相点”附近时,区外高阻接地故障时不会误动,区内高阻接地故障时能可靠动作,在“同相点”附近时,能可靠切除经小过渡电阻接地的故障。在PSCAD/EMTDC中搭建模型进行实验,验证了本文提出的距离保护算法的有效性。本文研究了一种基于双侧信息的零序差动阻抗保护原理。给出了零序差动阻抗的定义：线路两端零序电压与零序电流比值的和。理论分析可知区内故障时零序差动阻抗为两侧系统零序阻抗和的负值,阻抗位于第三象限,区外故障时零序差动阻抗为线路的阻抗,阻抗位于第一象限。根据零序差动阻抗的阻抗角构成保护判据。在PSCAD中搭建模型进行仿真实验,实验结果表明零序差动阻抗保护原理不受对地电容电流和过渡电阻的影响,适用于带并联电抗器补偿的线路和弱馈电系统,不要求两侧信号严格同步。