经济发展,电力先行。我国西部如青海、西藏、新疆等地区,地域广阔,用电地区较为分散,电源建设速度慢于电网建设速度,且沿线无可靠电源分布,逐渐形成了“长线路、轻负载、多级串供”的输电模式。多边形特性距离保护作为单电源多级串供型输电线路的主保护,在保护反向出口处发生不对称故障时,会存在误动的问题。同时由于多级串供型输电线路较长,线路分布电容的存在会对故障测距的精度产生较大影响。这些因素会影响系统的安全可靠运行。因此对单电源多级串供型输电线路距离保护的改进及故障测距算法的研究具有重要意义。本文首先对单电源多级串供型输电线路的距离保护进行了动作特性分析。输电线路在保护出口处发生不对称故障时,多边形特性距离保护为解决动作死区的问题,在原有的多边形动作区上叠加一个包括坐标原点的小矩形动作区,同时采用独立的负序方向元件来判别故障方向。由于多级串供型输电线路较长,在保护反向出口处发生不对称故障时,用于判断故障方向的负序方向元件受线路分布电容的影响判定为正方向,距离保护将会误动作。然后为解决单电源多级串供型输电线路在保护反向出口处发生不对称故障时距离保护误动的问题,本文提出了一种基于正序电流与负序电流相位关系的故障方向判据,并根据不同故障类型,给出了相应的正方向动作区间。理论分析表明该方向判据不受过渡电阻的影响,具有良好的方向性。并在PSCAD/EMTDC仿真模型中验证了该方向判据的正确性。最后对常用的基于R-L型等效线路模型的单端故障测距算法在单电源多级串供型输电线路的适用性进行了分析论证。针对未考虑线路分布电容的影响导致故障测距误差偏大的问题,提出了一种基于Π型等效线路的单端故障测距算法,并根据不同短路类型的边界条件构建了相应的测距函数。该测距算法减小了线路分布电容对测距精度的影响,提高了故障测距的准确度,具有一定的工程应用价值。