在我国，3-66kV的电力系统大多采用小电流接地方式。其优点是当其发生单相接地故障时，其故障电流很小，不形成短路回路，对电力设备、通信和人身危害小，并且电网线电压基本保持不变，不影响对负载供电。因此，电力系统安全运行规程规定可继续运行1～2h，而不必跳闸。由于小电流接地系统接地电流小，单相接地故障的检测比较困难。现有的故障选线原理虽然很多，但结果都不是十分满意，因此对小电流接地系统选线原理还需要进一步的研究和探讨。　　 本文首先从理论上分析了不同接地方式的小电流接地系统单相接地故障特点，通过PSCAD/EMTDC仿真软件建立了小电流接地系统模型，仿真分析了故障时零序电压和零序电流的暂态、稳态特点，同时分析了其频域特征，并在时域和频域中分析比较了故障点位置、接地过渡电阻对中性点不接地系统及中性点经消弧线圈接地系统故障特征的影响；其次分析了多种现有的接地保护原理，重点分析了基于暂态故障特征的选线保护原理，并研究了改进的基于模极大值判极性接地选线算法，通过仿真验证了其正确性和实用性；详细介绍了数学形态学基本理论及多种形态学算子，提出了基于数学形态学Top-Bottom算子暂态选线新方法，通过仿真验证了该方法适应于各种中性点接地方式的系统，同时还验证了该方法对接地时间及过渡电阻的适应性；最后，在仿真验证的基础上，结合实际硬件装置的要求，对基于数学形态学原理的暂态选线装置进行了硬件设计，并介绍了软件设计思想。