伴随着科学技术发展，工农业用电需求日益增长，现有输电线路已经不能满足电能的有效传输。智能电网的研究与建设受到各个国家的重视，我国已经制定智能电网综合发展战略方案。输电线路的运行故障状态决定电能的输送，因此输电线路故障的在线监测将是电网未来发展的必然要求。目前输电线路故障的在线监测已经成为国内外研究热点，不同的监测方案被纷纷提出。本文首先分析了小电流接地系统的短路，接地和断路故障；然后研究了小波变换在信号奇异性分析中的应用，设计了一种基于小波变换的新型输电线路故障检测算法；最后研制了在线监测系统的硬件系统和软件系统。主要内容如下：分析了输电线路的基本电路模型，发生故障时输电线路电流电压的变化，短路故障和接地故障发生时电路中的电流瞬间变化情况和稳定后的状态。研究了零序电流在故障发生的时候的分布情况；在Matlab的电力实验箱中搭建一个小型电力系统，使用该系统仿真产生接地和短路故障，输出故障信号，并对信号进行分析。以计算机实现小波变换为目的，分析了尺度的离散化、多分辨率分析和滤波器组法的小波变换实现；结合小波变换对信号奇异性指数李氏指数进行研究分析；设计一种基于小波变换的故障监测算法，该算法利用了故障线路的零序电流特点和小波变换在信号奇异性分析中的应用。并在Matlab中进行仿真分析，仿真结果表明了该检测算法的有效性。基于嵌入式计算机技术，对输电线路故障监测系统进行了总体设计，设计了TMS320F2812配合S3C2440的双CPU总体架构。此外给出了系统各个模块的硬件原理设计，主要包括芯片选型和原理图设计等。按照软件工程基本步骤，对系统的软件功能进行分析，然后对系统进行模块化的软件设计，主要包括DSP数据处理系统的软件设计、ARM系统的软件设计和上位机监测软件的软件设计，并给出主要程序的流程图和部分程序源码等。在实验室条件下，基于实验开发平台进行系统主要模块测试，包括信号调理电路的测试、基于DSP的小波变换测试、AD采样测试和CAN通信测试，然后使用Matlab建立的电力仿真系统产生故障信号，进行系统联合测试。实验测试表明，本文研制的在线监测系统工作稳定，达到设计要求。