随着城市化进程的加快,电缆在城网配电线路中所占的份量越来越重,已逐步取代了架空线路。电缆工作环境恶劣,容易受到外力、潮气、污染、内部缺陷等因素影响而发生故障。故障精准、可靠定位有助于加快故障查找速度、提升运维检修效率、保证供电安全和可靠性。然而,实际城市配电网短线路分支众多,配电电缆内部结构复杂、故障类型多样、电气特征多变,给故障定位带来极大挑战。现有方法仅能实现金属性接地或短路等严重故障的区段定位,无法实现复杂故障下配电网电缆的在线精确测距。此外,现有故障定位系统主要基于集中式数据处理平台,大量的故障数据上传至主站云服务器,加剧了通信压力,不仅增加了故障处理的响应时间,而且大大降低了数据安全性和系统可靠性。针对上述问题,本文从电缆型配电网暂稳态分析、故障馈线检测及定位、故障精确测距、云边协同故障定位系统设计这四个方面展开研究,具体研究如下:首先,考虑配电网应用最广泛的三芯电缆结构和电气参数,在对电缆故障进行分类和建模的基础上,建立了故障发生前后集总参数下的三芯电缆稳态等效电路模型,从理论上分析了不同中性点接地方式下故障和健全电缆沿线电压、电流稳态分布特征;从多导体传输线方程出发,论证了三芯电缆时频域解耦的可行性,提出了适应三芯电缆结构参数的暂态信号时域解耦一般方法,总结归纳了解耦后电压特征模量信号的在单一电缆上的传播规律,以及电流特征模量在全网中的时频特征。其次,基于故障前后特征模量变化,提出了配电网三芯电缆故障检测的方法;从理论上推导了馈线和母线故障下暂态电压特征模量频率分量幅值的表达式,提出基于电缆馈线首末端幅值比差异的选线判据;建立了三芯电缆时域等效电路模型,分析了中性点不同接地方式下全网电缆首端接地线电流和零序电流的内在关联关系,提出了基于电缆接地线电流分布特征的选线判据。基于不同电缆线路区段上电流特征模量信号时频特征差异,提出了融合暂态电流频率分量幅值和极性特征的故障区段辨识判据。然后,基于三芯电缆正常运行时沿线稳态电压分布,提出了电缆两端相量同步测量误差修正方法;根据故障后三芯电缆沿线电压、电流分布连续性原理,提出了适应于稳定故障的故障相辨识、故障电阻估计和精确测距方程;考虑实际电缆测量、同步水平差异,利用暂态模量信号到达时刻、极性、频率分量幅值信息构建了适应于非稳定故障的测距方法。最后,在工业现场边缘计算的一般性架构下,考虑所提故障馈线检测、区段定位和精确测距方法的特点,设计了适用于电缆型配电网故障定位的云边协同系统,给出了测量点和边缘节点的部署方法,并将所设计的云边协同系统与现有主站集中式系统进行了对比分析,阐述了所设计系统在降低主站通信压力、提升系统响应速度、保证系统可靠性方面的优势。通过PSCAD/EMTDC搭建典型的10kV电缆型配电网故障仿真模型,大量的故障仿真案例的计算结果表明:所提方法能够在线、精准、快速定位故障馈线、区段及故障点,系统中性点接地方式和故障初始条件对所提方法的影响微弱,绝大多数情况下方法受噪声、线路参数变化、通信延迟、保护动作等因素影响较小,具有较高的可靠性。该论文有图55幅,表39个,参考文献117篇。