我国中低压电网中性点广泛采用小电流接地方式，发生单相接地故障后，系统可继续运行一段时间，这是小电流接地方式的最大优点。但由于故障信号微弱，一直缺乏精确的故障定位方法，小电流接地系统故障定位问题是一个迄今为止并未彻底解决的难题。随着电力系统的发展，用户对供电可靠性的要求越来越高，小电流接地系统故障定位问题更加突出，需要从根本上予以解决。分析了小电流接地系统及其发生单相接地短路故障时的故障特征，而且还详细介绍HHT(Hilbert-Huang Transform,希尔伯特-黄变换)的特点并与傅里叶变换、小波变换传统方法进行比较，然后将HHT与三端行波测距方法相结合，利用HHT检测行波波头到达检测点的时刻，进而计算得到故障距离。为准确判定暂态故障电流行波到达检测点的时刻，引入HHT，利用相模变换对三相线路的暂态电流行波进行电磁解耦，在此基础上，通过经验模态分解得到电流行波的固有模态分量和余项，对首个固有模态分量进行希尔伯特变换处理得到时间-频率谱图，时频图上的频率突变时刻即为行波波头的到达时刻。为消除线路弧垂和波速度对测量精度的影响，本文使用三端行波测距方法。利用三端行波测距方法求取故障距离时不需要考虑波速的影响，计算中消去弧垂系数，所需要的线路参数均为线路的直线距离，且需要检测的时间均为故障行波首次到达检测端的时刻，行波能量衰减小、幅值较大、易于检测。最后，使用MATLAB搭建小电流接地系统仿真模型，针对接地故障做了大量的仿真实验，将不同故障距离、不同行波测距方法、不同信号检测方法的故障定位结果进行比较。结果表明，本文采用的基于希尔伯特-黄变换的三端行波测距方法具有较高的定位精度，是一种有效的小电流接地系统故障定位方法。