输电线路是电力系统的重要组成部分,同时也是故障率最高的元件之一。研究表明,在输电网的电能传输中,相比于其余线路,少数关键线路起着更重要的作用,若这些关键线路因故障退出运行,会大大降低电网的供电稳定性,甚至进一步演变为大规模连锁故障,最终导致大停电的发生。因此这些关键线路应该受到优先加固和重点监测,包括在其发生故障后更可靠准确地确定故障位置,从而能够方便检修人员更及时地排除故障和修复线路局部绝缘隐患,最大程度上避免连锁故障甚至大停电的发生。基于此,本文依次从关键线路的辨识,关键线路的故障定位和非关键线路的故障定位三个方面入手,三位一体,通过在关键线路上沿线分布式装设多个电流行波测点和全网部分变电站处集中装设电压行波测点,以分布与集中测量相协同的方式实现输电网中的线路故障定位,在计及测量装置成本的同时,能够获得精确的定位结果,更好地适应了输电网的运行特性。针对输电网中的关键线路辨识,现有的关键线路辨识方法大多单从电网拓扑结构或运行状态方面研究线路的关键程度,往往造成关键线路辨识结果片面化,因此本文提出一种结合线路结构关键性和状态关键性的关键线路辨识方法。在结构视角下,采用线路的潮流介数指标;在状态视角下采用两项评价指标,其一是在传统潮流转移熵的基础上,考虑了网络中剩余线路自身的传输裕度,并引入过载危险系数,提出的改进潮流转移熵指标,其二是负荷节点电压总偏移率指标。利用基于博弈论的综合集成赋权法融合各评价指标的主客观权重,得到其综合权重,最后将归一化后的各评价指标值按相应综合权重进行加权求和,得到线路关键度指标用于辨识关键线路,并在IEEE30节点系统中进行仿真分析,验证了本文所提关键线路辨识方法的有效性。针对如何提高关键线路行波故障定位方法精度的问题,本文提出了基于分布式测量的关键输电线路故障定位算法,由以下三部分构成。首先提出了基于行波信号可观性的测量装置间距设定方法,能够保证在所设定的测点间距下,可靠检测到弱行波信号,从而表明在实际现场中基于该间距设定方法有助于及时找到由各类原因产生的关键线路故障点。然后通过分析电流行波在沿线传播过程中首波头内各频率分量的幅值衰减规律,发现对于同一频率分量,故障区段与健全区段的两端测点频率分量幅值比存在差异,根据这一特点,提出了基于多测点初始行波频率分量幅值比的故障区段判定方法。最后,采用基于三端电流量的分布式行波故障测距定点方法在线测定出所需的行波波速,并计算获得故障位置。在IEEE30节点系统中的不同关键线路上模拟不同的故障情况,大量仿真结果验证了本文所提基于分布式测量的关键输电线路故障定位算法具有较强的适应性、鲁棒性以及较高的定位精度,尤其对于长距离的关键线路而言,所得定位结果与利用线路全长的双端定位法相比,具有更高的精度,优势更为明显。针对网络中其余的非关键线路故障定位,本文计及测量装置成本,提出了基于测量装置优化配置的非关键线路故障定位算法。首先基于扩展双端定位原理,以保证全网各条非关键线路具备可观测性为条件,以在电网节点处配置的电压行波测点数目最少为目标,获得测量装置的最优配置方案。然后在测点最优配置的基础上,将故障线路划分为无盲区线路和有盲区线路两类,分别提出了针对上述两类线路的故障定位算法。最后,在IEEE30节点系统中对算法的有效性和可靠性进行仿真验证,结果表明所提算法在满足最优配置的条件下具有较高的定位精度,同时也具有较好的容错能力和抗误差能力,可靠性较高。本论文有图27幅,表28个,参考文献89篇。