配电网分布广域,运行环境复杂,随机故障频发,容易引起大面积停电事故,并导致严重经济损失。建设坚强安全的配电网络是实现“发展智能电网和分布式能源”国家发展战略的重要组成部分。配电网的中性点接地方式关系着其安全可靠运行,在城网与农网建设中备受关注,配电网规模的扩大和城市电缆化率的提高,促成了多种接地方式共存、安全控制策略多样的复杂局面。对于配网中高比例的单相接地故障,非有效接地配电网接地点故障电流特征轻微难以检测,有效接地配电网高阻接地故障时零序保护灵敏度不足,以致无法及时选线跳闸动作,将造成扩大停电事故和人身伤亡,另外配电线路的复杂多分支结构使得故障排查非常困难。因此如何针对不同接地方式进行准确的故障分析及采取可靠的保护对策是国内外广泛关注的技术难题。目前有关配电网接地故障研究的仿真模型常常过于简化,接入设备不够全面,网络结构过于简化,元件参数不够准确,无法全面正确地反映工程实际,致使仿真结果的准确性存疑,影响对接地故障电气特征的正确认识。本文首先围绕配电网单相接地故障分析展开研究,在广泛调研和梳理配电网典型网络结构及接入设备基础上,根据电力设计标准规范进行设备选型和参数计算,采用准确的元件和网络模型建立了反映配电网工程实际的系统仿真模型,并通过仿真明确了接入设备对接地故障特征的影响。典型中性点接地方式包括不接地、谐振接地和低电阻接地,近年来,为了解决典型接地方式在接地消弧的作用和故障选线的准确性方面存在的不足,提出了转移接地方式和智能多模接地方式等复合接地消弧方式,但却乏对其作用机理的分析。本文对典型接地方式下的单相接地故障进行了理论及仿真分析,着重了过渡电阻对稳态及暂态特性的影响,对复合接地消弧方式单相接地故障时操作过程进行了故障仿真分析,阐明了其操作过程中的暂态信号特征,并讨论了不同接地方式下的选线保护策略。仿真分析发现在转移接地操作过程中,故障接地和操作接地两次暂态过程信号的首半波在故障线路和非故障线路间存在差异,从而提出了一种用于转移接地方式的利用本线路故障接地和操作接地的暂态信号首半波接地故障选线方法。现代配电网不仅结构复杂,大量分布式电源接入,更恶化了暂态过程,现有选线保护装置受复杂故障特性、过渡电阻、线路参数等因素影响,选线准确率不高,行波选线保护方法因不受接地方式和上述因素的影响,同时还可以准确判别故障区段,近年来受到关注。本文研究提出了基于人工智能的接地故障行波选线方法和基于多端数据融合的接地故障区段判别方法。接地故障行波选线方法选择电压零模行波作为时间检测依据,通过故障模拟获取已归类的相对故障时间数组样本,输入神经网络实施训练,然后将未归类的样本输入网络即可得到选线结果。在判别出故障馈线后,基于双端法测距原理,接地故障区段判别方法利用卡尔曼滤波算法及最小二乘法对多端测量数据进行融合滤波估计后得到故障距离,再结合配电线路拓扑的图论描绘确定故障区段。仿真算例结果表明选线及区段定位方法是可行的。