我国中低压配电网大多采用小电流接地系统。单相接地故障在小电流接地系统中频繁发生,其概率高达80%以上。由于配电网直接与电力用户相连,结构复杂、节点众多且运行方式灵活多变,进一步增加了配电网发生单相接地故障的几率。若导线断线坠落在地面上,还存在人身触电的安全隐患。随着配电网运行管理方式的不断变革和小电流接地检测技术的发展,如何快速、准确地对小电流接地故障进行检测隔离,缩小故障停电范围,及时恢复供电、提高配电网供电可靠性具有重要意义。近年来,小电流接地故障保护技术在不断更新,但仍存在缺陷。因此,小电流接地故障保护仍是配电网研究的一个难题,需要进行更深层次的研究。针对现有配电网中小电流接地故障保护技术存在的缺陷,本文提出了基于暂态方向的小电流接地故障多级保护技术,研究了影响小电流接地故障暂态方向多级保护技术的主要因素,并对故障保护技术采取了相应的改进措施。主要研究内容如下:(1)详细叙述了配电网中性点的接地方式及其特点,并利用小电流接地故障暂态和稳态的故障信息特征实现故障的检测与隔离保护。分析了小电流接地系统中单相接地故障时暂态零模电流与暂态零模电压在特征频段(SFB)内的分布规律,利用基于希尔伯特变换(Hilbert变换)的暂态无功功率在故障线路故障点至母线区段与故障线路下游区段、健全线路方向相反的特征实现故障检测,并以该特征作为判断故障线路的保护动作判据。(2)提出了利用时间级差的小电流接地故障多级保护技术。首先,分别定义线路方向和功率参数,根据配电线路供电方向与暂态无功功率方向确认接地故障及故障点;再对不同配电线路设置对应的保护延时定值,通过保护延时和暂态无功功率算法相配合,实现小电流接地故障自愈。(3)利用电磁暂态仿真和现场故障数据进行验证。使用ATP仿真软件搭建基于暂态方向的小电流接地故障多级保护技术的模型,获取仿真数据并采用MATLAB软件进行数据处理。分别测试了不同接地电阻和不同电压初相角对该保护技术的影响。结果显示,本论文所研究的保护技术可有效实现接地故障的检测与隔离。本文提出的基于暂态方向的小电流接地故障多级保护技术由馈线终端单独完成,不依赖主站及通信。研究结果表明该技术能够有选择性地就近隔离小电流接地故障,与电压—时间型等就地型技术相比,线路开关动作次数少、故障隔离快、可靠性高。