随着我国电网建设步伐的加快,输配电工程建设中需要的土地空间资源越来越紧张。电力电缆因其线路间绝缘距离小,可敷设于地下线路走廊等优点,有利于减少占地面积,目前已经成为我国电网输配电系统中的重要组成部分,其可靠性关系到电力系统的正常运行。由于电力电缆一般敷设在隧道、排管以及埋于地下,运行环境较为恶劣,使得电缆本身寿命大大降低。而且电缆本身存在的绝缘气隙和突起等局部缺陷,在复杂的运行环境中长期受到电、热以及机械效应等外界不利因素的影响,导致电缆绝缘层出现绝缘老化现象,引起电缆故障。电缆故障如果不及时排查将可能造成区域内大面积停电事故,不仅给社会经济带来严重的损失,也会严重影响人们的日常生产生活。因此,如何及时准确的排查到故障点,对电力系统的安全可靠运行具有十分重要的意义。故本文以目前应用最为广泛的交联聚乙烯(Cross-linked Polyethylene,XLPE)电力电缆作为研究对象,进行了以下几个方面的研究:首先,论文介绍了 XLPE电力电缆的发展,分析了国内外学者对电缆故障测距的研究方法,主要包括阻抗测量法、智能测距算法和行波测量法,并分析了它们的原理、适用范围以及优缺点,说明了这些方法存在的技术局限性。同时,介绍了时频域分析的研究现状,为将该方法引入电力电缆测距中奠定基础。其次,介绍了 XLPE电力电缆的结构,对其中比较重要的结构部分,如导体线芯、内外半导电屏蔽层、电缆绝缘层、金属护层以及铠装部分的材料、电气参数以及用途都做了相关介绍;分析了引起电缆故障的原因,主要可以概括为外力损伤、绝缘受潮、化学腐蚀、长期过负荷运行以及环境温度等,并对各种故障类型进行了分类;最后根据搭建的电力电缆仿真模型,对行波信号在电缆中的产生、信号折反射以及几种常见的行波故障测距方法,做了相关研究分析,奠定了后两章的理论基础。然后,本文将通信和同轴电缆中应用较成熟的时频域分析法,应用于XLPE电力电缆故障测距信号提取中,该方法利用魏格纳(Wigner-Ville Distribution,WVD)时频处理技术对入射信号和反射信号进行处理,并运用时频互相关算法构建时频联合函数对故障点进行测距。测距时首先利用反射信号的时间偏移进行粗测,再用频率偏移定义的时间补偿函数进行矫正。传统时频域分析法应用WVD处理多分量信号时,存在严重的交叉项干扰问题,该问题是导致时频域分析法在电缆故障测距中误差较大的主要原因。本文提出基于短时傅里叶变换的方法抑制交叉项,并与Choi-Williams窗函数法进行了实验结果对比分析,实验证明该方法既可以有效抑制交叉项,又可以保留较高的信号分辨率,有利于提高故障测距精度。最后,采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP模拟开路故障、低阻故障和高阻故障,将故障信号由MATLAB软件进行数据处理分析。仿真结果表明,时频域分析法相对于频域分析法具有更高的故障测距精度,而采用短时傅里叶变换抑制WVD交叉项后的改进时频域分析法相对于传统时频域分析法在测距精度上得到了进一步提高。最后,提出了一套XLPE电力电缆故障测距系统的初步设计方案。