相较于单一的架空输电线路,架空线—电缆混合输电线路由两类线路交替连接而成,结构更加复杂,实现故障定位的难度更高。从行波的传播特性来看,因架空线路和电缆线路的线路参数不同,两类线路上的波速度不一致,连接点前后的波阻抗不连续,现有方法不能直接应用于混合线路的故障定位。而输电线路是供电系统的基石,在电能传输过程中起核心作用,对输电线路故障的快速、可靠定位是保证电力系统稳定运行的必然要求。本文首先从原理上阐述了故障行波的产生过程,研究了行波在有损线路传输时的幅值、相位变化,并对波阻抗不连续点处的行波折反射现象进行了理论分析与说明。其次,通过线路参数的依频特性解释了行波色散现象的产生原因,并以此分析了不同频率行波传播特性的差异,说明了对行波进行时频域分解的必要性。最后针对简化后的六导体耦合电缆模型,从需求入手,分析高压电缆频变参数的固有特征,推导不受电缆交叉互联点影响的解耦方法,并构建架空线—电缆统一定位模型。基于上述理论研究,本文从电磁场的角度阐述行波能量的概念,并以行波能量的折反射特性和衰减特性为基础,分析了常见的A型、B型线缆混合线路结构的特殊性,提出了基于行波能量比的故障区段辨别方法。该方法以行波基本折反射规律为核心,利用线缆连接点这一特殊结构所导致的行波能量变化,分析不同故障位置下线路两端的行波能量比,以此构造区段定位判据,能够直接识别线缆连接点故障,并显著区分架空线故障与电缆故障。最后,搭建线路模型进行仿真,验证并分析了故障类型、故障条件对区段判别的影响。在故障区段定位的基础上,本文充分考虑行波能量的衰减特性,针对不同结构的线缆混合线路,定量推导线路两端行波能量与不同故障位置之间的映射关系,提出利用线路双端同一频率下行波分量的初始行波能量进行迭代的精确定位方法。考虑到S变换不可能精确提取多频率混叠行波信号中的单一频率分量,在信号处理过程中必定会引入S变换误差,影响定位精度。针对这一问题,文中通过模型仿真和数值拟合获取行波能量衰减系数与行波传播距离的对应关系,间接地反映不同传播距离下的S变换误差,以便在定位过程中进行误差修正。该方法针对五类故障初始行波传播路径,拟合六类行波能量衰减系数变化规律,所拟合的数学关系仅与故障位置和线路结构有关,与线路长度无关,能够方便地推广到同种类型线路组成的混合线路中;同时,从原理上看,本方法通过对关键因素的拟合大大减小了数据处理过程引入的系统误差,与传统定位方法相比,能够进一步提高故障定位的精度。本文在PSCAD/EMTDC中搭建混合线路仿真模型,在不同线路区段模拟不同类型的故障,仿真实验验证了算法的可行性和鲁棒性。该论文有图69幅,表28个,参考文献96篇。