在我国能源革命的推动下,用于能源互联的电力电子变压器向高电压、大功率、高频化、小型化等方向发展,而电气绝缘是限制电力电子变压器功率密度提升和长期可靠运行的重要因素。但现有工频电压下的绝缘故障检测技术不能满足电力电子变压器紧凑布局下的缺陷检测需求,因此本文开展新型局部放电光学传感研究,用于评估电力电子变压器绝缘故障缺陷。本文首先设计一种基于Sagnac干涉结构的光学传感系统,深入分析了局部放电超声信号引起光功率变化的过程:当电力电子变压器绝缘介质劣化产生的超声信号传播至光学传感探头时,造成光纤纤芯折射率变化,形成相位差,进而通过输出的光强波动感知局部放电的发生。进一步借助理论分析搭建数学模型,研究了制约光学干涉结构灵敏度提升的关键因素,仿真了不同参数下输出光强的变化,验证了传感光纤、延迟光纤以及初始相位对检测灵敏度的影响。结果表明,在相位调制以及不同种类光学器件的优化配合下,15 m传感光纤绕制的半径为0.5 cm尼龙骨架光纤环和2 km延迟光纤搭建的光学传感系统检测效果最优,与参考传感器相比,在20-100 k Hz范围内灵敏度平均提高30.8 d B。最后,搭建高频变压器局部放电光学检测平台,开展了不同电压波形、频率和幅值下典型绝缘缺陷模型的局部放电故障检测,对比分析了不同波形下放电特征,与类正弦信号相比,重复方波电压下绝缘劣化程度更为严重。此外,频率变化导致方波下单周期放电次数在12k Hz后随频率的增大而增大,而在12 k Hz以下,基本不随频率的变化发生改变。正弦波下的放电幅值、单周期放电次数以及放电重复率均与频率的变化呈正相关关系。通过分析电力电子变压器不同电压下局部放电的特征,为大功率电力电子变压器的状态评估和绝缘优化设计提供了参考。