近年来,我国电力需求的日益增大,更高的电压等级和更大的输电容量是电网发展的趋势。然而随着电压等级的提高,大量电力电子元件的应用,传统保护手段的安全裕度日益降低。电网需要更快速,更准确的继电保护方案。故障后的暂态分量包含大量的故障信息,合理的利用暂态数据的信息可以有效实现故障定位,故障选相和雷电信号识别等一系列保护方案。因此,研制基于故障暂态分量的保护算法,对于电网安全稳定运行具有着重要的意义。故障后的电压,电流信号主要依靠故障录波器进行记录,随着计算机的发展,基于高频暂态量的算法实现成为可能,对录波器的采样速率和存储容量也应该有新的要求,因此本文首先提出全频域故障录波器设计方案,为基于故障录波数据的暂态量保护提供数据平台。在电力系统发生故障后,故障的定位一直是最为首要的研究对象,应准确快速的识别区内外故障。因此,基于暂态数据的故障定位显得尤为重要。本文分析了故障发生后高频暂态信号的来源,介绍了母线边界效应,利用小波分析提取区内外故障的电流信息,并提出一种TEO算法对区内外能量值进行刻画,成功实现了故障区段定位。在PSCAD仿真中验证了算法的可靠性。故障选相可以帮助检修人员更快速的找到故障相,提升电力系统运行的稳定性。因此在识别区内外故障后,也应准确,快速的进行故障选相。本文介绍了不同的故障情况,通过仿真数据观测到故障相和非故障相之间暂态信号的差异,并利用改进的能量算法NTEO在故障定位的基础上对故障进行选相,并在PSCAD中验证了算法的可靠性。雷击会产生大量的高频暂态信号,这对故障定位和故障选相有着极大的影响。雷击信号高频含量多,持续时间短,可以利用故障暂态数据进行区分。本文利用小波能量值的概念,分频段分时段计算得出雷电信号和普通短路信号的小波能量矩阵,利用分块矩阵的概念将小波能量矩阵进行划分,形成保护判据,完成了雷击故障,雷击未故障和普通短路故障的识别,并在PSCAD中验证了仿真的可靠性。