GIS具有运行可靠性高以及占地面积小等优点,因此被广泛应用在电力系统中。然而生产、运输、安装和长期运行过程中形成的缺陷会导致GIS设备出现绝缘故障,局部放电与GIS设备的绝缘状态息息相关,不同类型缺陷所产生的局部放电对设备的危害程度也不同,因此有必要对GIS设备进行局部放电检测。本文在实验室中搭建了典型缺陷实验平台,采集了大量的局部放电信号,研究了局部放电信号的去噪处理、特征提取和模式识别等方面。主要研究内容如下:1)首先在实验室中搭建了局部放电超声波检测系统;然后设计了金属突出物缺陷、自由微粒缺陷、绝缘子表面污染物缺陷和绝缘子内部气隙缺陷等四种典型缺陷模型;最后通过具体可行的试验方案采集了大量不同的局部放电信号,并分析了不同局部放电信号的时域和频域特征。2)为有效去除局部放电信号中大量的噪声干扰,提出一种基于改进变分模态分解算法（IVMD）的去噪方法。首先针对变分模态分解中分解参数的选取问题,提出以能量差最小确定分解层数,以天牛须搜索（BAS）算法优化各分量对应的惩罚因子;然后在分解出的一系列BIMF分量中采用峭度准则确定有效分量,去除窄带干扰信号和高频白噪声,同时利用3σ准则确定阈值,结合阈值函数进一步去除有效分量中残留的白噪声;最后重构有效分量。3)在充分研究IVMD算法的基础上,提出一种基于改进变分模态分解算法和Wigner-Ville分布（IVMD-WVD）的局部放电信号特征提取方法。首先通过IVMD算法分解局部放电信号得到若干有效的BIMF分量;然后线性叠加各BIMF分量的WVD结果,从局部放电信号IVMD-WVD时频分析结果中发现在去除噪声的同时能有效消除WVD中的交叉干扰项;最后从时频图中提取出表征整体分布的7维矩特征、局部方向纹理的4维GLCM纹理特征和全局方向纹理的4维Tamura纹理特征,并将以上15维特征参数归一化处理得到特征参数集。4)在主成分分析法（PCA）对15维特征参数集进行降维处理的基础上,提出了一种多核多分类相关向量机（MMRVM）模型。首先提出将高斯核函数和多项式核函数组合构建出一种多核核函数作为RVM的核函数;然后以BAS算法优化多核核函数参数;最后将PCA降维后的特征参数作为MMRVM模型的输入数据进行缺陷识别训练和测试,并和RVM的分类结果进行对比得出本文提出的MMRVM模型可有效识别出局部放电缺陷类别。