随着我国经济的迅速发展,电力行业发展的步伐也在逐渐加快。电力电缆因其优良的电气性能和机械性能被广泛应用于配电网、工业装置等需要大容量用电领域。电力电缆是电能传输和分配的重要设备,因此其绝缘的健康水平直接关系到千家万户的生活和各工商场所的正常运行。电缆在生产过程中受到生产工艺的影响可能会存在绝缘缺陷,在运行过程中又会受到外界的热、光、机械应力的影响,这些因素会使电缆原来的缺陷扩大或者增加新的缺陷,从而产生不可逆转的劣化趋势,一旦电缆发生故障将会对社会经济造成无法估计的损失。目前我国在运和新铺设的电力电缆大多为交联聚乙烯(XLPE)电缆,最早投入使用的XLPE电缆可追溯至二十世纪七十年代,目前许多电缆因为使用环境恶劣或者已经接近使用年限,绝缘状况已经十分恶劣,存在着很大的安全隐患。电缆的铺设方式导致其检测难度较大,因此采用一种有效的方法来及时获取电缆绝缘状况信息,判断其绝缘状态,对保证电力系统安全可靠运行有着十分重要的意义,也是目前电力行业亟需解决的问题。本文首先在国内外已有的研究基础上,简单分析了现有的在线式和离线式两类传统检测方法的优缺点,着重介绍了基于介电响应理论的新型检测方法,最终确定使用其中的极化/去极化电流(Polarization/Depolarization Current,PDC)法进行电缆在线绝缘诊断系统设计。PDC法是一种基于介质响应理论的在线式电缆绝缘诊断方法,与传统检测方法相比,它具有无损检测、操作方便、获取数据丰富的优点。然后计算模型参数,建立了 XLPE电缆扩展德拜模型与分布参数模型,利用两种模型进行仿真,模拟不同绝缘劣化状态对电缆PDC的影响,总结电缆绝缘劣化时PDC变化规律,使用绝缘电阻、介电特性和局部放电等公认的绝缘状态评估特征验证PDC法的准确性。鉴于PDC法在XLPE电缆绝缘状态诊断中的优势,本文开发了一套基于PDC法的电缆绝缘在线诊断系统,整个诊断系统分为硬件和软件两大部分,硬件部分设计了包括基于DSP芯片的主控单元,数据采集单元,直流高压单元,继电器单元和Wi-Fi模块几大部分,然后制作电路板,并对设计的电路板进行性能测试。软件部分包括上位机程序设计和硬件单元工作流程设计,使用了 LabVIEW软件开发平台设计人机交互界面和数字滤波器。最终设计的电缆绝缘状态在线诊断系统可以实现极化/去极化测试功能,测试所得数据通过总线串口发送回上位机显示和处理,同时可以通过Wi-Fi模块在手机端接收数据。最后针对所设计的检测系统进行了实验室测试和现场测试,验证了检测系统的有效性和可靠性,获取了大量电缆PDC数据,丰富了基于PDC法的电缆绝缘在线诊断系统的数据库。