故障指示器作为一种能及时反映故障的智能电子设备,是配电网进行智能化建设必不可少的工具。由于小电流接地系统发生单相接地故障时故障电流较小,判断困难,本文提出了使用线路电压进行故障判断的方案,将使用自行设计的电场传感器进行配电线路电压的测量,并利用测量结果,研究基于电压的故障指示器启动判据来判断单相接地故障。本文所研究的暂态录波型故障指示器是应用于架空线路的,由采集单元、汇集单元组成,三组暂态录波型故障指示器和主站系统一起组成了暂态录波型故障指示器系统。介绍了该系统在发生短路故障和单相接地故障时的工作原理,根据系统运行时存在的问题总结了系统存在两个研究难点,分别是线路电压的采集问题和故障指示器的启动问题。针对线路电压的采集问题,本文设计了适用于暂态录波型故障指示器的两款电场传感器,分别为圆筒型电场传感器和半圆筒型电场传感器,利用电场传感器将线路电压转化为传感器输出电压,通过非接触式的测量采集了线路电压。对两种电场传感器工作原理进行了详细的理论分析,并在Maxwell仿真软件中搭建了两种电场传感器的仿真模型验证了理论的正确性。在电场传感器的设计过程中发现,电场传感器的结构和参数的变化会改变电压响应曲线。因此分析了电场传感器自身参数变化对传感器响应度的影响,并研究了几个具有代表性的外界干扰因素对电场传感器测量精度的影响。通过建模进行仿真分析后,对部分严重影响电场传感器测量精度的外界干扰因素,提出了相应的针对干扰问题的解决方案。由于在三相导线系统中电场传感器无法避免邻相导线的干扰,所以将表征三相综合电压的电场传感器输出电压直接使用到故障指示器的启动判据中。提出了两种基于电压故障指示器启动判据,并在MATLAB/Simulink平台上搭建了10kV配电网仿真模型,模拟10kV配电线路单相接地故障,利用得到的电压数据进行保护判据的参数整定和校验分析。通过仿真表明两种故障指示器启动判据在发生接地故障时都是可以正确动作的。