单芯电缆线路在城市电网中占比越来越高,随着运行年限的增长,电缆外绝缘出现缺陷的频率逐年增加。当电缆外绝缘破损使金属护层出现多点接地故障时,会引起环流超标,加速绝缘层电-热老化,严重影响电缆的使用寿命与运行安全。传统的离线检测方法无法及时发现电缆护层绝缘的缺陷。因此,若能在线检测电缆外绝缘的健康状态,进行故障点的预警与定位,对保障电力系统安全稳定运行具有重要的意义。为了研究电缆线路中高频信号的传播特性,本文建立电缆线路的等效模型,分析高频信号在电缆中的传播过程,计算三相电缆线路的频变参数矩阵;根据频变参数矩阵与多导体系统相模变换理论分析高频信号的各模量在电缆中的衰减与色散特性,并总结高频信号在阻抗不匹配点处的折反射规律。在分析高频信号传播规律的基础上,结合环流越限原理和可控脉冲注入原理对电缆护层多点接地在线检测方法展开研究。首先研究环流产生机理,针对不同接地方式和接地点数目时接地环流进行仿真分析,确定故障时环流比大小,由此设置故障启动元件。然后通过定时向电缆金属护层中注入高频脉冲信号实现故障接地点的检测和定位,分析脉冲参数、波速、采样率及线路不均匀性对电缆金属护层故障接地点检测与定位的影响。综合上述分析,本文提出一种电缆金属护层多点接地时各故障点在线检测方法。为了验证所提在线检测方法的可行性,在ATP-EMTP中搭建不同故障接地点时的仿真模型,并根据小波相关理论对故障点进行识别与定位。根据改进的小波阈值函数,对故障点反射信号进行去噪,仿真结果表明改进阈值函数能够较好地滤除噪声,同时保留突变点特征。根据小波包理论分析去噪后信号在不同频段内的能量分布,对主能量带信号进行单支重构。根据信号相关理论获取重构信号的相关系数,并利用局部最值法对故障点进行识别与定位。仿真结果表明,小波重构脉冲能够实现故障接地点的识别与定位,且定位精度高于矩形脉冲,与高斯包络窄带脉冲相近。最后,构建在线检测系统的整体架构,并针对高频脉冲发生器、信号注入及保护电路、高频传感器等核心模块进行设计。基于开关电源原理设计高频脉冲发生器,利用全桥逆变电路实现可控高频矩形脉冲的输出。采用电容耦合的方式进行信号注入,同时设计保护电路防止过电压侵入损害高频脉冲发生器,实现不影响信号注入的前提下对电路进行保护。在分析自积分型Rogowski的测量原理及各电气结构参数对线圈频率特性的影响的基础上,设计宽带高频传感器,仿真结果表明传感器具有良好的频率特性及输入输出关系,能够满足高频信号的测量需求。