随着我国现代输电网趋于一体化,架构以超/特高压输电系统为主体的现代智能电网发展迅速,其中半波长输电线路能解决经济发达地区电力消纳需求,是搭建现代大容量超远距离输电网的可行方案。因此对超/特高压输电线路进行快速准确的故障测距,减少非计划停电时间,保证远距离大容量输电网的电能可靠供给也是至关重要的。本文以理论推导为切入点,结合单端和双端输电线路故障测距的基本原理,在推导过程中分析出输电线路双端故障测距理论能解决单端测距的原理性误差,并针对双端测距理论已知或新出现的影响测距精度的因素进行研究。文中基于输电线路分布参数模型,推导多导线均匀传输线方程,并结合解耦后的导线参数,计算出沿线电压电流分布,为分析输电线路暂态特征量打下理论基础。通常情况下,随着输电线路距离的增加,故障测距的精度会明显下降,通过实现双端输电线路电压和电流同步,能减小输电线路长度变化对故障测距精度的影响,但跨区域大容量的半波长输电线路很难实现双端输电线路电压和电流同步。本文结合半波长输电线路的特点提出了一种基于模态电压分布的异步双端故障测距方法,该方法通过Karenbauer变换矩阵将相电压和电流转换为模态分量,利用双端电压和电流来计算输电线路的模量电压分布。同时电压幅值的应用解决了双端电压和电流的非同步问题,根据计算出的双端模量电压的最小值和相交点进行故障测距估计。线路发生接地故障时,计算出的故障点和线路两端的电压分布与实际电压分布有明显的不同,并与对端的计算电压会产生相交点,以此确定接地故障的故障点。考虑特定的附加条件,在故障点附近有相似的故障位置估计时,针对输电线路线模分量和零模分量电压分布的显著差异,可排除不准确的故障测距估计。当线路相间故障时,故障点存在最小电压,可由双端法计算出输电线路沿线模量电压的最小值,定位相间故障的故障点。所提出的方法基于传输线参数和工频电压电流,适用于传统的低频电压和电流测量设备,因此在实际工程中可广泛应用。同时PSCAD/EMTDC仿真结果验证了该方法在不同故障情况下的有效性,且故障距离、接地过渡电阻变化对测距精度影响小。