随着我国电力系统配电网设备的不断发展,国家在城乡电网建设和改造中,要求配电设备向节地、节能、紧凑型、小型智能化、无人值守的方向发展,因此针对配电网的故障在线监测系统研究就显得尤为重要。通过国家电网近几年发布数据得知,现在城市中地下电缆已经处于一个故障高发期,因此深入研究地下电缆的故障定位、选线和分类,对城市经济的安全、稳定发展有着极其重要的现实意义。目前配电网中应用较多的故障定位、选线和分类方法多为故障后离线诊断,难以对前期间歇性故障作出故障预报。若任由间歇性故障发展,则很有可能造成永久性故障,将对广大用户的生命财产造成极大的威胁。基于此,本文深入研究了城市配电网地下电缆的特点,根据其存在的问题,合理的挑选相关电气量,利用先进的处理方法,对配电网故障定位、选线和分类的相关问题进行了针对性的研究。在配电网故障定位方面,针对故障初始波头到达时间难以准确测量及双端定位算法时间不同步的难题,自主搭建220V配电网故障定位实验系统,以实际负载故障定位为研究对象,采用经验模态分解和维格纳威尔分布相结合的方法,结合所提出的无需GPS时钟定位的双端定位算法,实现了配电网故障在线定位。首先通过经验模态分解对故障后暂态信号的特征向量进行提取,利用维格纳威尔分布构造特征向量的瞬时能量,进而得到故障初始波头到达检测点的时间。根据系统的线路结构和特征参数计算出线路两端的非同步时间,最终通过基于电压过零点的双端故障定位算法进行故障定位。分别在ATP-EMTP和实验室中进行了仿真和实验验证,结果表明,该方法具有较高的定位精度,能够很好的应用于工程实践中。在配电网故障选线方面,针对小电流接地系统故障后暂态信号微弱且难以提取这一问题,提出一种基于经验模态分解和维格纳威尔分布的小电流接地系统单相接地故障选线方法。通过经验模态分解对故障后暂态零序电流信号的时频特性进行提取,根据其频率分布规律,实现故障后包含丰富故障特征的高频暂态信号与低频干扰的分离;通过维格纳威尔分布计算暂态信号的瞬时能量在时频域中的分布,刻画出故障选线的特征向量;通过相角比较,结合零序电流与瞬时能量峰值,制定了基于正确性权值的故障选线机制。通过对故障后2ms内的11个采样点的正确性权值融合,形成最终故障选线结果。根据实际线路结构,搭建了一个5馈线的380 V配电网计算模型,并利用一条实际发生故障的线路进行了实验验证,结果表明该方法正确性定义权值合理,选线准确性高、选线速度快。在配电网故障分类方面,提出一种基于二进制蚁群算法与模糊神经网络的故障分类系统,该系统适用于中性点非有效接地的中低压配电系统。利用经验模态分解提取故障后2ms暂态信号中的高频成分,基于数理统计方法构造了推理系统的特征向量,研究了不同故障工况下的特征向量变化规律。利用二进制蚁群算法对模糊神经网络权值进行优化,克服了其搜索速度慢、易陷入局部极小值的缺点。通过二进制蚁群神经网络对所提取的特征向量进行融合,从而得到分类结果。根据某单位实际线路结构,在AT P-EMTP中建立一个3馈线的谐振接地系统模型,通过该模型对故障分类方法进行训练和测试。结果表明,该分类方法有较高的准确性和较强的适用性。通过所建立的故障分类系统对该单位一条发生故障的线路进行故障分类,现场检测的数据经过本文方法的处理后,能够准确的对实际线路进行故障分类,有良好的实际应用前景。