电网的大范围互联对电力系统稳定性提出了更高的要求,不仅要求故障能够被快速、准确、可靠的切除,还要求当发生较大的系统扰动时,能保证电力系统的安全稳定运行。对大多数停电事故的分析表明,保护装置的不正确动作容易导致系统扰动。传统保护是基于本地信息的元件保护,在保证元件安全的同时可能会牺牲系统的稳定性。随着通信技术的发展,广域保护作为一种既能提供元件保护又能确保系统稳定的保护方案被提出。不同于传统保护,广域保护获取电网多点信息,利用这些信息对故障进行更加准确、可靠的切除,同时考虑故障切除对系统安全稳定运行的影响,防止保护动作导致系统稳定破坏。本文介绍了广域保护提出的背景和研究现状,对目前提出的各种广域保护系统进行了总结,论述了广域保护的特点、功能组成和系统结构,提出了一种实用的广域线路后备保护方案。研究内容主要包括保护基本原理、故障区域定位方法、广域保护系统总体结构以及软硬件设计。本文详细分析了目前广泛使用的几种高压线路保护的原理,对距离保护、方向高频保护、电流差动保护的动作特性和特殊问题进行了详细讨论。本保护方案的故障区域定位采用各种传统方向元件,根据不同元件的动作特性和系统运行状态灵活使用,并具体分析了低压距离方向元件、相间距离方向元件、接地距离方向元件的原理和动作特性。本文提出的广域线路后备保护系统分为保护主站系统和保护子站系统,文中详细论述了保护主站系统和保护子站系统的组成和实现的功能,介绍了保护装置使用的硬件平台,包括CompactPCI 总线工控机和TMS320VC33 数字信号处理器,详细分析了硬件的整体结构和功能组成。文中对软件系统进行了深入的设计,给出了软件的总体结构、主要程序流程,详细说明了保护主站和保护子站的故障处理流程。