随着中国城市化的发展,作为电力网络重要组成部分的电力电缆应用越来越广泛。电力电缆虽然具有安全可靠性高、铺设运行简便等特点,但随着应用数量的不断增加以及运行负荷和时间的不断增长,电力电缆故障发生频率也越来越高。由于电力电缆结构复杂,且常被铺设于地下,一旦发生故障,若不能及时定位故障位置并进行修复,将会带来巨大的经济损失。如何利用电波信号在电力电缆中的传输特性进行快速、准确的故障位置检测,对保证电网正常运行具有重要的意义。本文在研究了电缆中脉冲电波传输特性的基础上,针对现有检测系统测量误差大、集成化程度低等问题,提出了小波分析和曲线拟合相结合的处理方法,设计了脉冲发生和信号检测系统,实现了对电缆中电波信号的采集、去噪和奇异性检测,主要工作如下:首先,介绍了脉冲反射法电缆故障测距与时域反射测量技术的国内外现状,阐述了数字信号处理技术在故障测距中的应用。分析了脉冲电波在电缆中的传输特性,利用SPICE软件,对电磁波时域反射原理进行了仿真。针对脉冲电波信号在电缆中传输时存在损耗的现象,以XLPE中压单芯电缆为对象,研究了电缆高频波传播特性,并对高频情况下信号的衰减和色散规律进行了仿真分析。接着,针对信号采集时容易受到噪声影响,导致测距误差较大的问题,研究了基于小波分析的电缆脉冲信号阈值降噪技术。结合MATLAB小波分析工具利用sym8小波对实测信号进行了去噪处理,处理结果显示具有较好的去噪效果。脉冲反射法测距的精度依赖于入射波和反射波波前的识别,为减小信号衰减和色散带来的影响,研究了小波模极大值进行奇异性检测的方法。针对小波模极大值法在信号奇异性较弱时测距误差大的问题,提出了曲线拟合和小波模极大值结合的方法,实现了较为准确的电缆故障测距。最后,设计并实现了脉冲信号发生和检测系统。整个系统以i.MX 6D处理器和FPGA为基础,设计了窄脉冲源电路、信号调理电路、数据采集模块、测距方式切换模块和SPI通信模块等硬件电路和FPGA逻辑,完成了Nios II软件、Linux设备驱动的编写,并基于Qt框架设计了系统GUI界面程序和自动测距算法。实现了纳秒级窄脉冲输出、信号的采集和处理、电缆故障自动测距、数据波形显示等功能,并使用故障电缆对系统软硬件进行了测试,验证了该系统能够有效的进行电缆中脉冲电波信号的检测与故障测距。