电缆在现代大型电气系统的电能及通讯信号传输中起着极其重要的作用。运行中的电缆易发生永久性故障,电缆故障一旦发生,将导致大型电气系统停运甚至失控,造成严重的经济损失和社会影响。电缆永久性故障的发生往往开始于局部潜伏性缺陷,电缆局部潜伏性缺陷引发原因主要分为:电缆由于局部高温、高湿、局部放电甚至核辐射而发生的局部老化,以及电缆由于机械外力而发生的局部破损。电缆局部缺陷若得不到及时有效的排除,将对大型电气系统的安全与稳定性构成严重的威胁。因此,实现电缆局部潜伏性缺陷的诊断具有重要意义。目前,电缆局部潜伏性缺陷的诊断方法乏善可陈。本文在相关研究的基础上,对基于电缆首端阻抗谱的电缆局部缺陷诊断方法进行了改进,利用矢量网络分析仪测量电缆首端输入阻抗随频率变化的曲线,称为电缆首端阻抗谱,当频率足够高时,阻抗谱主要与电缆本身特性相关,通过阻抗谱数据分析提取出电缆运行状态相关信息,进而实现电缆局部缺陷诊断,并采用仿真及试验对该方法进行了验证,研究的主要内容有:1、了解并阐述了电缆局部缺陷形成的原因及其类型;研究了传输线理论;分析研究了电缆缺陷的行波反射与透射现象;基于传输线理论推导了电缆首端输入阻抗计算模型,分析和总结了电缆首端阻抗谱的特性,研究得出,电缆首端阻抗谱的特性主要由表征电缆特性的传播系数所决定,由此将阻抗谱与电缆特性联系起来。为了加强对阻抗谱特性的理解,对阻抗谱的测量仪器矢量网络分析仪的相关测量原理做了研究。2、研究了电缆局部缺陷对电缆分布参数的作用机理。建立了含局部缺陷的阻抗谱计算模型,明确了局部缺陷与首端阻抗谱的关系。研究表明,电缆出现局部缺陷后,电缆局部分布参数的改变会导致缺陷处局部传播系数发生变化,传播系数改变直接影响的是阻抗谱,由此可知,局部缺陷会直接对首端阻抗谱产生影响。传输信号在缺陷电缆中进行传播时,首端阻抗变为局部缺陷处特征参数与缺陷位置关系的函数。3、改进了基于频域反射的电缆局部缺陷定位方法,研究如何从阻抗谱数据中提取缺陷处位置信息。由于首端阻抗是局部缺陷处特征参数与位置关系的函数,采用积分变换处理后得到了电缆传播系数沿电缆长度位置变化的诊断函数,实现了多处缺陷的同时定位,仿真试验证明了该方法的有效性。4、研究了实际电缆初始特征参数的获取方法,为评估电缆局部缺陷的严重程度提供基础。电缆缺陷引起其分子结构发生变化,在宏观上表现为复介电常数发生改变,那么缺陷状态可通过复介电常数表征。由于从阻抗谱数据中反解出复介电常数涉及多个未知变量,过程十分复杂,现在运用假设的方法,先假设各个缺陷位置的复介电常数与老化段长度,带入含缺陷段的阻抗谱计算模型中,将模型的计算值与测量值做差值,通过蚁群算法对差值函数进行优化搜索,寻找全局最优解。此时的复介电常数与真实值最为接近,可以用来对电缆缺陷严重程度进行有效评估,为电缆检修策略的制定提供依据。仿真实验验证了该方法的有效性。5、开展了实际电缆局部缺陷诊断实验,试验结果表明,本文提出的电缆局部缺陷诊断方法具有一定的有效性和可操作性。