随着地下电缆广泛应用,地下电缆正常工作对人们日常生活及社会经济发展有很大影响,在电缆发生故障后快速排查故障点位置可极大减少由电缆故障带来的损失,因此,能够实现快速检测地下电缆故障点的设备具有广阔的市场应用前景。本文对地下电缆故障点检测所涉及的理论及实现进行了较深入的研究,在理论上利用基本传输线方程研究了行波信号在单导体系统中的传输特性,解释了行波故障测距原理。由于地下电缆不同于架空电缆,利用矩阵推导了行波信号在双导体系统中的传输特性,并给出地下电缆阻抗矩阵和导纳矩阵元素构成,获得行波信号在地下电缆中传播的衰减特性及色散特性。由于行波信号传播的非线性,为获得更精确的测量结果,利用PSCAD电磁暂态仿真软件分析设备相关参数对测量误差的影响,其中包括采样频率,驱动信号的幅值、脉宽和上升时间,故障返回波形识别阈值等参数,并给出在相关参数下设备对故障的敏感程度及测距适用范围。基于地下电缆故障点检测的理论,设计一种多频段驱动信号且波形可视的电缆故障点检测仪器,该设备采用交替采样法实现200MHz采样频率,利用触控屏作为人机界面输入测试参数,DSP及FPGA依照检测需求控制外围电路产生指定驱动信号,可实现不同量程的故障点检测,相关波形能够在触控屏上完整显示。针对高速电路中可能存在的信号完整性问题,给出了关键网络的PCB设计思路,主要包括:时钟分配网络树形拓扑信号反射抑制;并行数据传输路径布线规则;基于功率传输的去耦网络设计方法。本项目完成了地下电缆故障点检测设备的设计与制作,使用该设备进行现场地下电缆故障检测,实验结果表明:采样电路工作正常,故障波形清晰且易于识别,可以准确地检测出故障点位置及性质。