随着我国城镇化进程加快，城市空间日趋拥挤，用电负荷不断攀升。为满足日趋增长的用电需求，节省城市空间，许多城市开始进行配电线路电缆下地改造。对数量众多的电力电缆线路进行综合运行状态监测，并实现故障的在线定位成为提高供电可靠性的必然趋势。首先对现有监测系统的发展历程进行了回顾。针对目前存在的投入产出比低的问题，结合电缆线路特点设计了采用分布式测量、无线通信方式的系统总体架构。在此基础上针对现场的实际功能需求分别设计了系统主站和监测终端的功能结构。而后，总结了现有配网电缆故障定位方法优缺点，对系统的在线故障定位算法进行深入研究。深入分析了配网中三芯电力电缆的暂态信号传播特性，提出采用罗氏线圈作为传变装置的分布式暂态信号采集方案。基于希尔伯特—黄变换定义暂态含量系数，表征各监测点的行波信号残留程度，并据此对监测点排序。据此顺序采用三端测距公式循环替换分支定位端点确定故障分支和区段。然后结合D型测距原理的精度特点选择精测双端，降低波头衰减带来的误差，并实现波速实时测定，进行精确测距。大量EMTP仿真结果表明，算法精度接近离线定位精度，符合实际要求。最后，针对目前常见的两种电缆线路类型提出了简化布置监测点的故障定位方案，以顾及投资制约，提高性能价格比。通过仿真比较验证了增设监测点获取冗余信息可以有效提高故障定位精度和成功率。说明分布式的测量方案及其故障定位算法有很强灵活性和实用性。