化石能源消耗巨大,产生大量温室气体、造成环境恶化迫使人类开发和利用新能源,改善能源结构。太阳能以其绿色、可持续发展的特点被视为未来替代化石能源的最佳方案之一,近年来太阳能系统装机容量持续增长,而太阳能光伏发电的广泛应用伴随着效率、安全等问题急待解决。本文针对光伏系统常见的接地故障和高阻线路故障的特征及有效检测进行了研究,主要完成的工作包括:(1)针对光伏系统接地故障问题,因常规方法存在检测盲区,提出了一种基于扩展频谱时域反射法(Spread Spectrum Time Domain Reflectometry,SSTDR)的接地故障检测方法,通过比较有无接地故障时的SSTDR自相关值处理结果,实现光伏接地故障检测。在理论分析的基础上,结合实验平台,验证了该方法在不同光照强度、不同接地电阻、双点接地等故障情况下的可行性和有效性。(2)为了进一步确定光伏系统接地故障的具体位置,提出了一种基于高频信号注入的定位方法。依据光伏组串在谐振频率点的阻抗幅值变化规律实现接地故障定位,本方法具有计算量小、定位速度快、定位精度较高等特点。实验结果表明该方法在不同光照条件、不同接地故障电阻下都能对光伏接地故障进行有效定位。(3)光伏系统工作环境恶劣,温度、湿度快速变化以及自然老化等原因可能会导致线路绝缘损坏,形成高阻抗线路故障。本文将其定义为光伏系统亚健康状态,用常规方法很难检测到。通过对光伏阵列进行建模仿真,分析了当发生线路故障时的故障电流的变化情况,进而提出了一种基于分压的亚健康状态检测方法,实验结果表明了方法的正确性和有效性。