110kV及以上高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆是输电线路的重要组成部分,其绝缘状态直接关系到电力系统的安全与稳定。局部放电(partial discharge,PD)检测是及时发现XLPE电缆绝缘缺陷,避免绝缘进一步劣化甚至击穿的有效手段,其中高频电流法凭借灵敏度高、抗干扰能力强以及易于实现等优点,已经成为高压XLPE电缆局部放电在线检测的主要方法。高压电缆线路大多由三根单芯电缆构成。在使用高频电流法进行局部放电在线检测时,高压电缆仍处于运行状态,此时局部放电信号会在三相电缆中共同传播,并且在检测点处呈现不同的三相能量分布特征。现有的局部放电检测研究主要以单相电缆为研究对象,缺少对高压电缆线路的整体分析与讨论。为此,本文在深入研究三相电缆信号传播模型的基础上,着重探讨了局部放电信号在高压XLPE电缆系统内的传播特性和能量分布特征,并借助能量分布特征为电缆局部放电在线检测的信号分析提供一些新的思路和方法。取得的主要成果如下:论文对传统的电缆分布参数模型进行了改进,以解决传统模型无法准确描述局部放电信号高频分量传播特性的缺陷。在改进模型中考虑了半导体层的影响,并且针对直埋敷设电缆和隧道敷设电缆分别给出了适用频率更高的大地参数计算方法。研究了高压XLPE电缆各结构层串联阻抗和并联导纳在分布参数模型中的贡献,并结合多导体传输线模量变换理论进行了传播模式分析,给出了高频电流检测频段内的特征导纳矩阵。进一步讨论了各传播模式下的信号传播特性,结果显示信号在隧道敷设电缆和直埋敷设电缆中的传播特性存在较大区别,前者的大地模式分量和相间模式分量具有更快的传播速度和更小的衰减系数。最后利用2n端口网络的导纳参数实现复杂电缆网络的构建,结合网络节点约束条件可以求取各节点电压和节点电流,为局部放电高频电流检测的仿真研究提供技术支撑。论文对局部放电信号在三相电缆交叉互联结构上的能量分布进行了研究。针对不同的互联线连接情况,建立了用于进行能量分布理论分析的基本分析模型和扩展分析模型,并推导了局部放电信号在交叉互联线上的电流计算公式。研究结果表明,在忽略交叉互联线长度时,局部放电点相邻电缆接头的三相交叉互联线将具有极性相同的电流信号,其能量呈现“两大一小”的分布特点,且能量比值取决于电缆线路的特征导纳。利用能量比值分析了电缆敷设参数对局部放电信号能量分布的影响,结果表明电缆中心间距越小,电缆越靠近隧道内壁,则交叉互联线上的信号能量差异越大。当交叉互联线采用中压同轴电缆且长度不可忽略时,交叉互联线不同位置上获得的检测信号将具有不同的能量分布特征。对于接头两侧的交叉互联引出线而言,信号能量主要集中在缺陷相上。而交叉互联箱内互联线上的信号能量则基本相同。搭建了隧道敷设三相电缆的仿真模型和模拟实验系统,仿真结果和实验结果均与研究结论吻合。该研究结果有助于在进行高频电流检测时判断局部放电源所在电缆相序。论文研究了电缆-架空线混合线路中不同脉冲源的高频电流检测信号能量分布特征,并提出了一种用于分离电缆内部局部放电脉冲与电缆外部脉冲型干扰的三相能量比值法。首先将三相检测信号的能量值映射到三元图中来确定缺陷相。针对具有相同缺陷相的脉冲信号,分别构造高低频能量比值图,进一步将可能重叠的电缆局部放电脉冲和外部脉冲型干扰分离开来。通过仿真验证了三相能量比值法的可行性和有效性。最后将三相能量比值法应用于现场检测中,并与等效时频法进行了对比,结果显示三相能量比值法在脉冲源的识别和分离上具有更好的表现。与传统的基于波形分离方法相比,三相能量比值法的结果不易受脉冲波形变化的影响,可以与现有分离方法配合,进一步加强电缆局部放电在线检测的准确性。论文提出了一种基于噪声参数的局部放电脉冲信号能量估计方法,用于在噪声环境下提取局部放电检测信号中的脉冲能量,降低白噪声和窄带干扰的影响。提出信号帧和噪声帧的检测信号划分方式,并引入3F–C法对噪声帧中的窄带信号进行参数估计,能够显著提高估计精度。进而通过窄带信号重构与消除,得到白噪声与窄带干扰的混合背景噪声参数。基于现场带噪信号能量谱系数的概率分布函数,推导了脉冲信号能量的最大似然估计公式,进而利用混合噪声参数可以从信号帧中得到脉冲信号的最大似然估计值。对实测现场噪声信号和仿真带噪信号的处理结果表明,该方法能够有效地估计局部放电脉冲信号能量值。与传统小波包降噪方法相比,在准确性上有较大提升,且结果不易受信号时间窗口长度的影响。