随着我国经济快速发展,电力负荷逐年增长,提高电网输电容量的需求十分迫切。然而我国输电走廊建设和耕地资源保护的矛盾十分突出,并且已经成为制约电网可持续大规模发展的主要瓶颈之一。复杂电力输电线路可以减少供电半径,节省电力设备投资、提高线路的使用效益,尤其在多个变电站交叉供电中得到广泛应用。随着复杂输电线路的不断兴起,众多学者开始对线路的故障测距方案进行研究。本文对输电线路信号奇异点的提取运用了时频原子分解法,并将这种方法应用在T型以及同杆并架双回输电线路故障测距中。对于同杆并架双回输电线路同名相跨线故障无法测量的问题,进一步提出了基于双模量的故障判别方法。在带有T型分支的输电线路中,利用单端工频故障信息或者行波故障信息较难实现各种故障情况下的故障测距。本论文运用故障初始行波波头到达三个测量端时间差的方法来判别故障支路,对于行波浪涌奇异点的提取则采用时频原子分解法,在综合比较了不同时频原子库下算法的计算性能后提出了基于Gabor原子库的MP分解算法,并对分解后的各个原子库进行时频分析,结果表明该方法受信号中的噪声干扰较小,能够有效地提取信号中的高频信息分量。同杆并架双回输电线路因线路之间电气量耦合较为严重,故障种类复杂多样。以往针对双回线的故障测距算法并不能够反应同名相跨线故障,本文在定性地比较经典相模变换矩阵的基础上,总结分析经典相模变换矩阵的不足,提出基于双模量的故障类型识别方法,该方法可以反应双回输电线路的所有故障种类。对故障行波波头奇异点的提取则采用了与上述T型线路相同的时频原子分解法。运用PSCAD以及MATLAB/SIMULINK电力系统仿真软件对算法进行大量仿真实验,仿真结果表明上述测距方案稳定性好,计算精度高、并且不受故障类型、故障位置、过渡电阻和系统运行方式变化的影响。