本文系统地分析了国内外现有的高压输电线路故障定位方法的研究现状和存在的主要问题，并经过对比选择了双端行波法进行深入研究。就双端行波法故障定位存在的问题展开探究，围绕如何进一步提高故障定位的精度进行了一系列深入地分析和研究，最终确定了基于双端行波法的高压输电线路故障定位方案。首先，详细阐述了行波的传输特性并推导出相模变换的分析方法和识别与标定故障点反射波的理论依据，并从理论上归纳出双端行波法故障定位的主要特点及其在实际应用中需要解决主要问题。其次，根据双端行波法故障定位存在的三大技术难点，相应地提出了最佳的解决方案，其中：数据的同步采样技术采用GPS卫星同步时钟；故障初始行波的到达时间检测工具采用小波变换；故障定位算法则采用新提出的消除波速的算法。并且分别详细阐述了GPS卫星同步时钟的基本原理、小波变换的信号奇异性检测原理和的新提出的不受波速影响算法的优越性。然后，在MATLAB的仿真环境下，利用相-模变换、小波变换的信号奇异性检测原理和模极大值理论分别对两类母线连接方式的故障定位模型进行了仿真分析。仿真结果表明：新提出的故障定位算法明显优于传统算法，并且该算法不受故障类型和故障距离、母线连接方式和噪声、过渡电阻和故障初相角的影响，具有很高的定位精度和实用性。最后，完成了以A/D转换芯片AD7865和DSP中央处理器TMS320F2812为核心，配合电流互感器、信号调理电路、GPS同步时钟、GPRS DTU和上位PC机构成的硬件设计和相应的软件设计。