中性点经小电阻接地系统适用于电缆居多的城市配电网,并已在大中型城市中得到了广泛的应用,特别是在华南地区。在该系统中,由于发生单相经低过渡阻抗接地故障时的故障电流较为明显,所以现配置的阶段式零序过电流保护方案具有较好的灵敏度。然而,该保护方案对单相高阻接地故障的灵敏度较低,在故障电阻超过100?左右的情况将失效。因此,急需采取有效的检测保护手段来减少此类故障对配电网安全运行以及公共安全的影响。同时,不平衡程度高是配电网的特点之一,而现有的研究很少关注系统不平衡对单相接地故障特征的影响,也缺少对应的解决办法。然而,随着故障阻抗的增大,一些原有微不足道的不平衡影响将可能被放大,特别是对零序分量而言,因此很可能会导致相关单相接地故障检测方法发生误判。基于上述分析,本文针对不平衡的配电网,特别是中性点经小电阻接地系统,展开了以下研究工作:(1)针对不平衡配电系统,结合序分量法的补偿思路和合理的简化近似,提出了一种基于受控源的单相接地故障简化线性计算模型。通过该计算模型,可以快速地得到网络的低维线性解,且其较高的计算精度通过了仿真的对比验证,特别是对相位和零序分量而言。(2)基于上述简化线性计算模型,从理论量化分析的角度,对中压配电网的两大主要不平衡源:不平衡的负荷和参数不对称的线路对单相接地故障特征的影响进行了详细的分析,考虑了包括线路参数、故障相以及故障点所带的故障阻抗大小在内等因素。同时,对现有的两种单相接地故障检测方法进行了测试分析。(3)针对中性点经小电阻接地系统,提出了一种基于单相瞬时功率理论的单相接地故障保护方案。首先,针对系统不平衡对零序分量影响的问题,提出了一种基于Delta分量的近似消除方法。在此基础上,该保护方案不仅考虑了电弧特征,还考虑了由特殊接地方式所带来的固有特征,并通过单相瞬时功率理论将上述两种特征结合在一起,得到了一个综合判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了该方案能够对不同类型的单相接地故障进行准确可靠地识别,包括单相带低或高故障阻抗接地故障、单相带线性故障阻抗接地故障以及电弧故障。同时,该方法在存在低信噪比噪声条件下的有效性也得到了仿真的验证。