近年来我国配电系统正处于高速发展时期,配电网的运行方式日趋复杂化,配电网运行工况的灵活多变对配电网安全可靠运行以及配电网继电保护系统的设计提出了更大的挑战。配电网故障发生后,迅速、准确的检测出故障线路并进行故障区段定位,是故障隔离、排除,负荷转移和恢复供电的基础和前提,对于提高整个电力系统的供电可靠性具有重大意义。然而,我国配电网主要采用小电流接地系统,发生单相接地故障时故障特征微弱,故障选线与故障区段定位难以实现。论文首先介绍了小电流接地系统接地故障选线与故障区段定位的国内外研究现状,比较分析了不同保护定位方案的优势与不足,提出将模糊聚类分析方法引入配电网线路接地保护的研究中;深入研究分析了配电网接地故障各种故障特征量产生机理,揭示了故障特征量在配电网中传播及分布规律;提出了基于模糊聚类算法的无整定故障选线方法,采集被保护馈线在多种运行工况与故障条件下的故障信息,提取故障特征量组成历史特征样本,利用模糊聚类算法对历史样本集进行聚类分析,将其划分为故障类与非故障类,同时得到两种类别的聚类中心,通过比较实时特征样本与聚类中心的空间距离判断样本的属性,进而实现保护判断;提出了故障区段无整定定位方法,优化选择多种故障特征量,对配电网各FTU进行模糊聚类分析,将其划分为含有显著故障信息的故障类和不含显著故障信息的非故障类,搜索故障特征信息的具体传播途径,从而判定信息源所在区段即为故障区段;论文采用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建典型35kV配电网模型,对配电网不同运行状态以及多种故障类型进行了全面仿真计算,对论文提出的无整定选线方案与故障区段定位方法的正确性进行了验证。理论分析与仿真验证均表明,论文提出的小电流接地系统接地故障保护与故障区段定位方法能够融合多种故障特征量对被保护馈线的状态进行描述,实现对配电网状态特征的全面多角度刻画,大幅提升故障判断与定位的准确性;通过构建高维故障特征空间判断故障样本之间的相似程度,由样本之间的样本相似度判断样本的本质属性,增强保护方案的自适应性;无需设置保护整定值,原创性的采用故障样本之间的空间距离作为保护判据,对不同运行方式下各种故障条件均能实现保护判断以及故障区段定位,具有很强的鲁棒性和自适应性能。