变压器是电网中最关键的电气设备之一,其故障将会造成严重损失,其中绝缘故障占比最大,因此有必要对变压器的绝缘状态进行评估。局部放电(PD)是变压器中绝缘劣化的重要因素,其检测对发现变压器潜伏性绝缘故障具有重要意义。目前超声波检测法已在现场广泛应用,然而仍然存在检测灵敏度差、定位精度低的问题,为此本文深入研究了超声波的信号特征和局放源超声定位方法。首先,针对变压器局部放电超声波复杂的传播过程,利用COMSOL软件进行声学有限元仿真。选择压力声学物理场建立了局部放电的声学瞬态时域模型,分析了固定点声源的超声波声压时间与空间分布,通过设置不同位置的声源和观察点分析了超声波到传感器的传播路径。根据仿真结果,归纳了超声波的传播特性并给出了优化传感器安装位置的方案。其次,针对传感器接收到的超声信号存在噪声干扰的问题,提出一种基于优化的变分模态分解(VMD)和噪声估计的阈值去噪方法。由于VMD算法可能造成含噪信号欠分解或过分解,因此利用频谱分析和四分位数的方法确定最优的模态分解数K值,并结合模态的峭度特征去除窄带周期干扰和高频白噪声;此外本文研究并发现了VMD分解白噪声所得模态的两个统计特性,利用特性估计出噪声的标准差并引入间隔阈值函数对局放信号主导模态残留的低频白噪声进一步去噪。最后,针对变压器中局部放电源的位置,提出了一种基于时差筛选和人工蜂群(ABC)二次寻优的定位方法,首先结合本文的传感器布置方法检测局部放电,并用前述去噪方法对超声信号进行预处理,然后采用广义互相关法估计各传感器接收信号的时差,在此基础上增加基于球面方程组的时差筛选环节剔除掉误差较大的时差。接着根据有效时差组建立空间定位的约束最优化模型并采用ABC算法进行求解,将求解出的若干定位结果进行K-Means聚类分析,最后再次使用ABC算法对距离聚类中心之和最小的点进行寻优,校正误差大的定位结果,从而逐步逼近实际局部放电源。本文提出的传感器布置方案可以使传感器尽可能减少接收到反射波,尽快接收到直达波,便于后续去噪和时差估计;所提去噪方法不仅可以更有效地抑制噪声,同时也能更好地保留局放信号的特征,有利于减小时差估计的误差;所提局放定位方法综合考虑了超声波在变压器内的传播特性与噪声干扰,对时差估计和空间定位算法全面改进,有效地提高了定位精度,现场实验验证定位误差小于5cm,具有一定工程应用价值。