随着配电网自动化和智能化建设的大力推进,我国电网供电质量和安全可靠运行的水平近年来有长足的进步,但相较于国际先进水平还存在一定差距。配电网直面用户、量大面广,对供电可靠性有着决定性影响。伴随着社会经济的快速发展,用户对供电可靠性的要求进一步提高,亟需对提高配电网保护的可靠性、选择性、故障快速处置和供电恢复技术开展深入研究。含高阻故障在内的单相接地故障为配电网常见故障类型,其故障保护技术在世界范围内一直没有得到有效解决;既因为保护技术不够完善,也由于运维管理上还存在较多不合理之处。要解决配电网保护的问题,整个配电网故障保护的机理、策略、装置设备和管理机制均需进行系统性地研究和改进。本论文针对当前配电网中最常见的几种故障类型,对配电网层次化、系统性的保护技术原理和应用策略进行了系统研究,并结合实际运行配电网的示范工程建设对所研究内容进行验证,创新性研究工作如下:（1）针对当前配电网保护存在越级跳闸严重,选择性较差的现象,提出高可靠性、高选择性的配电网短路故障保护多层级配置方法和成效评估方案。把握线路出口断路器保护与分段开关、分支开关与分界开关保护等各保护层级的功能定位,充分利用定值、时限和重合闸的优化配合,提出配电网架空线和电缆环网线路多层级保护的系统性配置方法;提出考虑多样化应用场景和一二次融合的配电网保护装置的设计和改造策略,形成保护配置现场应用方案。综合考虑故障处理过程中引起的长时停电、短时停电以及故障处理过程中开关的动作次数等指标,提出配电网保护方案对供电质量影响的评估方法,为配电网保护方案的合理性和先进性提供量化依据。（2）针对现有配电网接地故障保护方法面对间歇性燃熄弧等复杂场景时可靠性不强,且缺乏就地化保护方案的问题,提出基于暂态电气量的配电网小电流接地故障保护技术和系统性解决方案,包含暂态电流方向、波形相似性分段和幅值快速分界新型保护技术。在综合考虑故障诊断可靠性和应用经济性情况下,将所提出的小电流接地故障保护技术,应用于变电站配电线路出口开关和线路上分段开关、分支开关和分界开关进行多级保护配置,以及电流定值、动作时限整定配合和自动重合闸方案,实现故障就近快速切除。分别针对单联络架空环网和电缆网络,比较与传统配电自动化相配合、新型接地故障多级保护和自动隔离技术两种方法隔离故障和恢复非故障区域供电的特点,建立配电网小电流接地故障诊断、保护和供电恢复的系统性解决方案。（3）针对不同中性点接地方式的配电网,分析了高阻故障特征的变化规律,结合高阻故障对高精度测量装置的需求,分别提出了基于高精度零序电流相量的小电阻接地系统高阻故障定位方法,以及基于频带有功功率系数的小电流接地系统高阻故障定位技术。通过研究永久接地、间歇性弧光接地故障,在不同故障初始角条件下的有功功率系数高阻故障保护信号特征幅值和分布随过渡电阻的变化规律,提出针对性的提升保护耐过渡电阻能力技术,将故障诊断技术与多级保护配置策略相结合,建立配电网高阻故障层次化保护和自动隔离方案。（4）工程实践验证配电网新型层次化保护及其自动隔离技术系统方案的正确性、可靠性和可行性。将理论方法进行工程化,在实验室环境和现场测试充分验证的基础之上,选取泰安供电公司所属一配电区域,按照研究所提出的方案,针对架空线辐射网络、三联络多分段和电缆环网等不同配电网架结构进行工程改造,进行现场带电示范验证。系统在实际应用过程中的动作情况充分验证了所提出的故障诊断、自动隔离和快速恢复的配电网层次化保护方案的正确性和有效性,为所研究的新型保护技术、层次化系统方案进一步推广应用提供了实践案例。应用本文的研究成果,能够就近、快速隔离配电线路故障,及时检测并切除导线坠地与碰树故障,对提高提高供电可靠性、保障人身安全与防范电气火灾具有十分重要的意义。