随着世界能源危机的加剧,清洁能源作为一种新兴能源成为解决能源紧缺问题的发展方向,其中海上风能作为一种快速增长的可再生能源而备受关注。海上风电场集电线路多位于海底,其工作环境复杂多变,运行中易受自然灾害、自身绝缘受损等因素的影响导致故障频繁发生。且人工巡线难度高、检修难度大、耗时较长。此外,集电系统还具有多分支和短线路的特征,导致故障折、反射故障信号难以区分,增加了故障定位的难度。因此,有必要研究一种适用于集电线路结构特征的故障定位方法快速准确找出故障点,降低水下检修成本、加快恢复风电场稳定运行。其研究内容如下:针对故障折、反射行波提取困难的问题。分析故障行波传播机理,得出行波传输特征,并基于海上风电场集电线路模型展开仿真研究。同时,为消除集电系统中不均匀连接点的影响,通过去工频处理得到高频暂态行波。利用Karenbauer相模变换将高频暂态行波解耦为线模和零模信号。并利用线模分量提取出故障行波信号,供后续研究。针对海上风电场集电多分支线路导致的故障行波信号复杂难辨的问题,提出一种基于行波原理与故障分支判定矩阵的故障区段定位方法。分析风电场拓扑结构和行波波头传输路径,故障发生前后建立固有距离差值矩阵和故障距离差值矩阵,并将其差值作为故障分支判定矩阵。根据不同故障点判定矩阵之间的差别,提出相应的故障区段判定依据。仿真结果表明,所提故障区段定位方法准确率高,且基本不受故障条件因素的影响。针对海上风电场集电线路故障定位受行波信号微弱和树状型结构的影响,提出一种基于决策系数的故障定位方法。在仅采集主集电线路两端故障数据的情况下,根据不同位置故障决策系数的差异,得出不同故障支路判定依据。然后,利用极点对称模态分解结合Teager能量算子确定故障行波在故障点与检测端之间的传输时间。最后,通过双端法确定主集电线路故障点位置,并设置不同故障条件的故障对所提方法进行仿真测试。仿真结果表明,所提算法能准确确定故障点位置且不受故障条件的影响。