该文首先分析了小电流接地故障暂态信号频域特征,重点在于一特征频段(SFB—Special Frequency Band)内暂态信号分布规律,其可作为故障检测的依据.通过建立基于线路分布参数的高精度故障模型,并利用各线路检测阻抗的相频特性来分析单相接地故障暂态信号的频域特征.经研究发现,在零模网络该特征频段(SFB)内:所有健全线路和故障线路的检测阻抗均呈容性,均可以等效为集中参数电容;故障线路零模电流比健全线路幅值大,且流向和极性与健全线路相反.SFB上限为所有健全线路第一次串联谐振频率的最小值,下限为0(不接地或高阻接地系统)或使故障线路零模电流幅值大于任一健全线路且流向相反的最低频率(经消弧线圈接地系统).该特征频段界限明确、且包含了暂态信号的主要能量,可保证检测可靠性和灵敏度.研究还发现,SFB外零模电气量分布差异不明显或临界频率不易确定,实现故障检测较为困难;同时,故障电流线模分量的极性和流向关系也不确定,不能用来确定故障线路.根据SFB内暂态特征信号分布规律,提出了4种故障线路选择方法,给出了算法实现过程.4种方法分别是:暂态零模特征电流幅值比较法、暂态零模特征电流极性比较法、暂态零模特征电流方向法以及暂态零模特征信号容性无功功率方向法.同时,提出了一种暂态特征电流方向的计算方法.分析了非正弦单相电路已有功率定义存在的缺陷,给出了功率定义应满足的平均性和方向性条件.提出了非正弦电路一种电流分解方法以及基于Hilbert变换的无功功率和瞬时无功功率的新定义并分析其性质,该定义可用来实现基于无功功率方向的故障选线算法.利用电磁暂态仿真软件ATP进行了小电流接地故障仿真,同时设计了专用的试验装置并在现场投入运行.通过对仿真和现场故障数据的分析,验证了该文对暂态信号特征分析结论和所提故障检测方法的正确性.该文提出的故障检测方法可靠性高,不受消弧线圈和不稳定电弧的影响,在电弧接地和间歇性接地故障时检测效果更好,且能够检测瞬时性接地故障.方向检测方法有自具性,可应用于线路保护装置;4种检测方法也可应用于配网自动化系统实现故障区段定位和隔离.