同塔四回输电线路具有高效节约土地资源、提高单位走廊的输电容量、降低电力建设成本等显著优点，逐渐成为我国电力建设的趋势。同塔四回输电线路众多的故障类型，复杂的线间互感，提高了故障分析、故障选线及保护配置等的难度。本文主要围绕同塔四回输电线路故障选线判据、接地距离保护方案及分相电流差动保护中的电容电流补偿方法进行分析研究。主要成果包括：1.总结现有同塔四回输电线路频域相模变换原理，分析各相量序分量序网的特点，为本文的选线及保护方案研究奠定基础。研究适用于同塔四回线时域分析的参数解耦方法，并推导出两个不同的解耦矩阵。2.分析了参数对称同塔四回线经十二序分量法解耦得到的电流各序分量的特征。根据不同回线发生故障时，序分量间的相位存在相差180o的特点，构造出适用于该类型同塔四回线的故障选线方法，并将该选线思路推广到参数不对称同塔四回输电线路。基于PSCAD/EMTDC搭建线路模型，对所提出的各选线方案进行仿真验证。3.由于实际电力系统中，同塔四回线常与其他类型输电线构成T型输电网络，因此本文对由同塔四回线与同塔双回线构成的T型输电线路进行分析，根据四回线两端解耦得到的h序正序电流比值与支接点两侧线路长度之比的关系确定出发生故障的范围。基于此，对比故障线路与正常运行线路的正序电压差的差异，准确选出故障具体线路。大量的仿真数据表明该方案选线精度高，且不受过渡电阻、故障类型等因素影响。4.针对传统零序补偿系数应用到同塔四回线接地距离保护中，无法完全消除四回线线间零序互感影响的不足。论文首先推导了保护安装处电压与电流间的关系，提出基于十二序分量零序补偿系数的适用于同塔四回输电线路的接地距离保护。新方案动作特性明显改善，具有很强的抗过渡电阻能力。5.由于电容电流的影响，传统的电流差动保护不适用于同塔四回线输电线路。论文在利用相模变换推导出的各序网中引入Π型等效模型，基于各序分量（模分量）等效模型，分别提出基于频域及时域下的同塔四回线电容电流补偿方法，仿真数据表明后者补偿效果更好。