近年来,分布式电源的增加、电力电子技术的进步以及直流负荷的大规模应用,使得直流配电网逐渐成为研究热点,而电弧故障问题则是限制直流配电网发展的原因之一。直流电弧发生条件低,因直流没有过零点,电弧一旦发生便难以自行熄灭,严重威胁了直流系统的安全。当母线上发生串联电弧时,相当于在系统中串入一个小电阻,不会引起较大的电信号波动,检测与测距难度较高。为此,本文利用电弧故障所产生故障行波的传输特性,提出一种三步判据电弧故障检测方法,并利用固有频率法、单端行波法以及双端行波法实现串联/并联电弧故障的测距。论文的主要研究工作与成果如下:（1）在电弧故障行波理论方面,介绍了故障行波的传输原理,为研究电弧故障的检测与测距奠定理论基础。另外,介绍了直流配电网电压等级和拓扑结构,通过Matlab/Simulink建立了低压直流配电网仿真模型,包括三相PWM整流、双闭环控制器、三相锁相环等部分,并对直流配电系统的运行进行了仿真,电压控制效果、动态响应效果较佳,电压的波动范围在±0.5V之内。搭建了包含电弧模拟发生装置、直流电源、直流负荷、电缆等在内的低压直流配电网实验平台。（2）在电弧故障检测方面,通过分析电弧的时域、频域以及时频域特性,指出电弧发生不同阶段电流变化率与高频含量的特点。在分析电缆参数、传输距离、系统噪声及负载突变对故障检测的影响后,提出了直流电弧故障的三步判据检测算法:第一步计算电流变化率比值KIdif,作为开启判据;第二步计算高频系数差值比值KIf,作为验证判据;第三步计算高频系数衰减比值KIfatt,用以排除电弧故障以外的工况。经仿真和实验验证,该方法可以实时、准确地检测到电弧故障,受噪声和传输衰减的影响较小,且不会因负载变化而误动。（3）提出了基于固有频率法的单端供电直流配电网线缆电弧故障测距方法。根据Nottingham方程拟合出电弧的阻抗-电流特性方程及曲线,对比发现,电弧阻抗远小于输电线波阻抗,当发生串联电弧故障时,故障行波在故障点反射不明显,不利于故障测距。为此,改进了固有频率法的应用方式,利用断路器动作前和动作后的数据,分别实现对并联电弧和串联电弧故障的测距。通过低压直流配电网仿真平台验证,该方法测距范围广,平均相对测距误差为1.45%。最后,通过实验验证了该方法的实用性。该方法精度较高、基本没有测距盲区、测距成本低,适用于单端放射状直流配电系统,具有较好的工程应用价值。（4）提出了基于单端行波法和双端行波法的线缆电弧故障测距方法。行波法的重点在于标定波头,其中,奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）可以实现信号降噪,而小波变换在识别波头方面具有较好的效果,为此,利用SVD-小波法标定电弧故障行波波头。根据Simulink低压直流配电网仿真平台分析,采用单端行波法和双端行波法实现串联/并联电弧故障测距都是可行的,在有效测距范围内其平均相对测距误差不超过4%。其中,单端行波法测距成本低,但测距盲区较大。而双端行波法虽然成本高,却具有测距盲区小、测距结果可靠性更高的优势。所提出的三种测距方法,在测距范围、成本、拓扑结构等方面各有优劣,研究成果对于低压直流配电网电弧故障测距方法的选择,具有较好的参考价值。