本发明公开一种基于S变换及同步相量测量的输电线路故障定位方法，包括：1、数据获取：采集了输电线路发生故障时的两端电压数据；2、数据预处理：数据经S变换预处理后，分离出故障波段、正常波段及其电压幅值相位，将两组数据之差经相模转换后作为数据源；3、双端法构建目标函数：基于线路参数的数学关系，构建自变量为故障位置与线路总长度之比的特征函数，通过粒子群优化算法的全局搜索能力求解出定位目标函数的最优解以确定故障位置；4、全网覆盖求取：遍历网络中所有线路，逐一计算线路函数最优解后，加以对比以确定故障位置，本发明能够实现高精度故障定位，提升了线路运检效率，缩短了电力恢复时间，应用价值和前景巨大。