我国煤矿井下供电系统广泛使用电缆供电,电缆绝缘的好坏是影响电缆安全可靠运行的关键因素,煤矿井下动力电缆供电线路的可靠性在很大程度上取决于电缆的绝缘性能。由于煤矿井下的环境条件特殊,加上电缆长期经受电化学老化和局部放电的影响,容易造成电缆的绝缘老化。如不及时确定并切断绝缘老化线路,会使供电系统存在重大的安全隐患。长期以来,缺乏完善的在线检测装置,传统的测量方法需要停止电网的运行,过程繁琐误差较大,而且影响正常的生产。详细分析了目前国内外电力电缆绝缘在线检测的方法,对每一种检测方法的检测原理、现场操作方法及其优缺点进行了比较,最后选定叠加低频信号法作为课题的主要研究方法。在算法设计方面,采用矢量方程和傅里叶算法相结合,避免了采用传统算法时,线路阻抗和互感器阻抗对测量精度的影响。由于采用交流信号作为测量激励信号,与其他方法相比能够更加接近电力电缆的现场工作状况,测量出的交流绝缘参数能够更科学地发映出井下电力电缆的实际绝缘特性。根据叠加低频信号法的工作原理设计了监测系统的硬件实现电路。装置的硬件部分包括测量终端、低频信号源和上位机。测量终端包括电压互感器,电流互感器,信号调理电路,A/D转换电路、DSP中央处理器,外围显示及报警电路,CAN总线通信电路等。分析了主要器件和电路的选型原则,工作特性和工作原理,运用Multisim12.0软件对部分电路和器件的作用效果进行电路仿真分析。检测装置的软件设计。设计了整个系统的软件系统工作流程图和子程序的工作流程图,并以此为基础编制了系统的C语言和汇编语言程序。为提高装置的电磁兼容性,进行了抗干扰设计,从硬件和软件两个方面设计了多项有效的抗干扰措施,保障了监测装置的正常运行。进行了装置的实验室和模拟现场的安装和调试。对试验的内容进行了科学的规划,试验分为实验室试验和现场模拟试验两部分,通过试验验证该装置的工作性能,发现系统的缺陷,分析查找缺陷产生的原因并对系统的硬件和软件进行修正,完善了装置的性能。试验结果表明,在模拟现场下该检测设备能够以3%以内的相对误差对电力电缆的绝缘电阻参数进行在线监测。