输电线路在电能的传输过程中起到基础性的关键作用,对输电线路施加保护措施是保证系统稳定运行的必要要求。保护装置在故障发生后可靠地跳开故障线路并定位到故障点,能够方便维修人员快速修复故障,从而避免故障的进一步扩大,减小停电带来的损失,大大提高电力系统运行的稳定性。输电网中80%以上的故障为接地故障,综合考虑保护、经济等因素,本文对接地故障定位方法做出了深入的研究。提出了一种以零模和线模行波到达测量点的时间差(模量时间差)为特征量的不对称接地故障定位方法。首先对行波在线路上传播的特性进行了细致的分析,联合行波传播过程中的能量衰减特性和依频特性分析行波波速变化的本质,证明了在应用中可以将线模行波波速看做常量,而零模行波波速则随着故障距离的不同而变化,与故障位置有内在的关系。分析零模行波波速变化特征,量化零模行波波速与故障距离之间的关系,通过仿真与实际测量相结合的方法,确定波速变化的二次函数表达式,给出线路上零模行波波速公式的最小二乘拟合计算方法。基于验证的零模行波波速表达公式,提出一种基于模量时间差原理的故障测距方法。所提出的算法利用线路两端模量时间差信息,通过迭代不断逼近真实故障点信息,从而获取精确故障位置。测距算法无需同步和识别行波后续波头。利用PSCAD/EMTDC搭建实际线路仿真模型验证了测距算法的鲁棒性和精确度。考虑当前电网的发展趋势,本文将提出的测距方法扩展到大电网拓扑结构中,实现复杂电网中的故障定位。首先,利用零模和线模在线路上传播的差异性判断故障线路。基于零模行波的变化特性,越是远离故障点,零模行波和线模行波在相同的距离上传播的时间差越大,定义模量穿越时间差的概念,通过故障线路和非故障线路上的平均模量穿越时间差的不同选择故障线路。考虑可能存在的特殊情况,如故障发生在近母线处、线路结构对行波传播的最短路径的影响等,给出解决方案,确保故障线路的正确选择。然后,结合所提的测距算法,实现电网范围内的故障定位。全过程只需要故障初始行波波头到达各母线端点的时间信息,不需要时间同步支持,定位过程简单迅速,可靠性高,具有很大的工程应用价值。本文基于IEEE-14、IEEE-30节点电网拓扑结构,设置不同故障点,验证了算法的可行性和鲁棒性。