社会经济的发展对电力系统提出了越来越高的要求。随着分布式新能源、直流供电等技术在电网中得到日益广泛的应用,配电网保护面临着越来越多的挑战。为了研发新型配电网保护,需要先进的数字物理混合仿真平台。本文对配电网保护的数字物理混合仿真系统进行了讨论,研究了不同类型配电网的保护方案及其数字物理混合仿真系统的实现方法。本文首先对配电网保护的数字物理混合仿真系统进行了研究。提出了具有三层结构的数字物理混合仿真系统框架,并研究了仿真系统中接口模块的实现方法;同时,为了适应配电网仿真灵活性的需要,提出了不同类型实时数字仿真装置的混合仿真方法并进行了仿真验证。利用上述数字物理混合仿真系统,分别选择孤岛检测、分布式电源保护以及船用直流配电网保护等三个典型应用进行实时数字仿真验证。首先,基于所提出的框架提出了一种具有增量学习能力的智能孤岛检测仿真系统方案。随后,对逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation,IIDG)的控制策略及其数字仿真方法进行了研究。设计了适用于IIDG控制策略研究的实时数字仿真系统;提出了IIDG的灵活正负序电流控制策略及其优化方法,能够兼顾IIDG在故障穿越、继电保护以及故障分析等方面的要求;分析了IIDG的控制过程和实现方法,通过建立实时数字仿真系统验证了控制方法的有效性;在此基础上,建立了IIDG的等值序网模型,分析了所提控制方法对负序分量方向元件的影响。最后,对船用直流配电网保护的数字物理混合仿真系统进行了研究。设计了适用于船用直流配电网的保护配置方案以及全数字化保护系统;为了降低对于实时数字仿真资源的占用,研究并建立了适应于保护研究与测试的基于大步长的一次系统实时数字仿真模型,提出了基于大步长的整流同步发电机和直流断路器的建模方法,并进行了仿真验证;最后,基于以上研究基础,进一步建立了船用直流配电网保护的数字物理混合仿真系统,通过硬件在环(hardware-in-loop,HIL)实验对数字仿真模型进行了验证。