本发明公开了基于零序电流梯度的集电线路故障选线方法，涉及继电保护技术领域，包括：S1、基于单相接地故障状态下的零序信号特征构建集电线路的零序网络模型；S2、基于零序网络模型分析故障线中零序信号的变化特性，并从零序信号中提取出工频分量建立故障特征数据集；S3、对故障特征数据集进行计算，获得零序信号梯度能量值；S4、根据零序信号梯度能量值确定故障选线能量阈值Eon，通过故障选线能量阈值Eon建立故障选线判据；S5、基于故障选线判据对集电线路进行故障线判断与选取，克服了现有技术对场站系统整体结构与零序信号的处理有局限，导致故障选线结果不可靠的问题，显著提高了集电线路故障线判断的精确性和故障选线的高效性。