配电网是决定供电可靠性的主体,也是实现分布式新能源消纳的重要载体。因覆盖范围广、网络拓扑复杂以及运行方式多样等客观因素,配电系统故障发生频繁、运维难度较大,故障停电事故约占整个电力系统的80%。此外,由于保护技术、自动化程度和管理水平不高,我国配电网的故障处置能力还有很大提升空间,加快建设高效智能的现代配电网成为了亟需解决的问题。配电网高阻故障是常见的故障类型,一般发生于导线断裂坠地或碰树,对电网运行的安全性具有严重的潜在威胁。近几年,全球范围内因高阻故障而引起的火灾、人身触电和设施损坏等事故频发,但鲜有有效的处置手段,导致巨大的人员伤亡和财产损失,社会影响恶劣。高阻故障因特征极其微弱,传统故障分析方法所依据的部分简化条件不再成立,系统运行方式与故障特征变化规律的关系更为复杂,接地介质击穿过程的非线性对原有故障特征产生干扰的同时又引入新的特征元素,分布式电源等非线性模块的接入使得传统特征描述方法不再适用。本文以智能配电网新型监测系统的建设为应用背景,围绕高阻故障介质击穿非线性及其差异化特征的数学描述和建模、关联于系统运行参数的故障关键特征变化规律分析和故障态检测、故障宽频特征的空间分布规律分析和故障定位三个方面的问题展开深入研究。论文的主要研究内容和创新点如下:1)针对高阻故障介质击穿非线性及其特征差异化的数学描述问题,提出基于热平衡理论的高阻故障非线性可控模型DIST-C及其参数确定方法。首先,以实测高阻故障为例,探讨了故障在气隙电弧击穿和固体介质击穿作用下的物理过程及非线性特征的变化特点;通过对介质击穿过程中动态功率曲线的拟合和等效,对非线性电阻主要特征维度的参数控制实现解耦,提升了模型参数的可迁移性、非线性特征的可控性和模拟精度。同时,考虑网络-故障的协同仿真,提出基于组合脉冲控制策略的故障模型参数快速确定方法,使模型参数确定时间相较于传统方法降低了数十倍,显著提高了模型的实用性。最后,以真实高阻故障为参考对DIST-C模型的可控性、准确性以及参数确定效率进行了验证。2)针对高阻故障特征的变化规律分析和故障检测问题,面向不同系统中性点接地方式,提出基于同步相量和同步波形的高阻故障综合检测方法。首先,建立含谐波源配电网发生非线性高阻故障时的非线性系统零序等值网络,并提出了宽频信号解耦特征分析方法,研究了故障特征在系统运行状态影响下的变化规律。针对小电流接地系统,利用几何弦边理论映射关系提出了配电网关键参数（阻尼率、脱谐度、不对称度、电容电流）在线监测方法,解决未知参数少于原有已知条件时的计算问题,从而零序电压阈值可自适应于系统运行状态,在非极端场景下的故障检测灵敏度可提升至5.3 kΩ以上;对于小电阻接地系统,提出基于Grubbs法改进鲁棒局部回归平滑和最小二乘线性拟合的零序电流区间斜率描述方法,实现了不同故障场景引起的差异化波形畸变特征的统一描述。算法的有效性和先进性通过仿真和实测故障案例测试,以及与主流算法的对比进行了验证。3)针对高阻故障特征空间分布规律分析和故障定位问题,利用故障介质击穿的非线性,提出基于宽频信号广域同步量测的高阻故障定位方法。首先,结合对配电网高阻故障这一非线性耦合系统的建模和信号的宽频带分解,推导了首容性频段内的零序信号在故障和非故障区段的一般数学表达,并系统讨论了故障宽频带信号特征在不同脱谐度、阻尼率等系统运行方式下的空间分布规律,阐明宽频信号在不同中性点接地系统高阻故障定位中的最优特征分量;重点针对谐振接地系统,提出基于宽频零序感性电流比的高阻故障定位方法,增强了对系统非线性和故障间歇性的鲁棒性,不依赖于故障瞬间短窗口特征,提高了特征可靠提取和辨识的能力。仿真和实测故障案例验证了算法的有效性及综合优势。为满足国家重点研发计划项目的现场示范要求,设计了基于宽频同步测量数据的配电网高阻故障诊断模块,包含故障检测和定位功能,并实现了在配网调度主站中的集成和在示范工程中的应用。通过现场人工故障试验,验证了软件中高阻故障诊断功能的有效性和算法的正确性。