绕组是电力变压器的核心部件,绕组中局部放电是引发短路故障的重要诱因,也是故障前的主要征兆。及时发现绕组中局部放电并确定放电部位,这对于提高检修效率、保证电力变压器可靠运行具有重大意义。由于超声波信号经过绕组传播时衰减严重,利用现有的超声波探测技术很难检测到绕组中的局部放电。特高频(Ultra-High-Frequency, UHF)检测方法的灵敏度高于超声波,在没有金属障碍物情况下利用UHF方法可以实现局部放电定位。但是,由于绕组对电磁波传播的阻碍作用,利用现有的UHF检测与定位技术对绕组中局部放电定位时,存在检测灵敏度低、首波到达时刻读取误差大、由时间误差引起的定位计算方法失效、以及UHF传感器布局不合理等四大问题,这严重制约着绕组中局部放电UHF定位技术的应用和发展。为了解决这四个问题,本文系统研究了绕组中局部放电UHF电磁波的传播过程,针对绕组对UHF电磁波的影响提出了绕组中局部放电UHF检测与定位方法。采用时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)方法仿真了绕组中局部放电UHF电磁波在三维空间内的时域动态传播过程,对电磁波的衰减程度、极化方式、首波到达时刻延迟(以下简称延时)等三个关键特征量进行了分析。发现了绕组中局部放电UHF电磁波的传播规律,即：UHF电磁波经过绕组后将会产生不同程度的衰减,当局部放电脉冲电流方向垂直于绕组内表面时UHF电磁波衰减严重,衰减程度将达到50dB,而当电流方向平行于绕组内表面时仅有轻微的衰减,衰减程度不大于10dB；绕组中局部放电UHF电磁波的首波近似于线极化,电场方向沿俯仰角方向；UHF电磁波以绕射方式经过绕组到达观测点,其最短传播路径呈折线状,此路径的长度大于电磁波在自由空间内传播时的直线路径,从而造成首波延时。通过试验验证了上述结论的正确性。针对绕组中局部放电UHF电磁波的线极化特征,提出采用线极化时域宽带天线进行检测和定位的方法。按照介质窗式传感器安装方式,设计和研制了线极化时域宽带天线(终端加载的领结形天线)。在实验室开展了对比测试,发现利用此领结形天线明显提高了对绕组中局部放电UHF信号的检测灵敏度,由其测得的UHF信号首波幅值是平面等角螺旋天线的2.25倍。绕组中局部放电UHF电磁波的衰减和波形畸变导致现有的首波到达时刻或时间差计算方法失效。为此,提出了基于高能尺度小波系数的首波到达时刻计算方法。首先对UHF信号做一维小波连续变换,提取信号能量集中的尺度(即高能尺度),利用高能尺度上的小波系数计算首波到达时刻。在220kV真型变压器试验平台上对此方法开展了验证试验,发现基于高能尺度上小波系数的首波时刻计算方法远优于其它方法,由其获得的时间误差平均值仅为0.21ns,而现有的累积能量法的时间误差平均值为1.02ns。针对时间误差引起的定位方程组无解问题、以及由此导致的牛顿迭代算法不收敛的问题,提出了基于复数域牛顿迭代的双曲面体交集定位算法。首先设置时间误差区间,结合实测时间差形成时间差区间,在此时间差区间内对每组时间差进行定位计算,将计算出的空间区域作为定位结果,每次计算采用在复数域内的牛顿迭代计算方法。利用该方法解决了由于微小时间误差引起的迭代不收敛的问题,能够给出包含真实局部放电源所在位置的局部区域。利用220kV真型变压器试验平台上的6个局部放电模型验证了定位算法,发现基于复数域牛顿迭代的双曲面体交集定位算法的定位精度高于网格搜索算法,这两种方法的最大定位误差分别为0.26m和0.55m,平均定位误差分别为0.12m和0.21m。为了研究传感器阵列布局方式对定位精度和准确定位区域大小的影响,提出了传感器阵列布局方式仿真分析方法。首先利用给定的传感器坐标对空间中各网格顶点的局部放电源进行定位计算；然后通过分析各点定位区域的中心点误差和标准偏差判断定位精度；最后通过分析可精确定位区域判断传感器阵列的优劣。通过仿真发现星形阵列的定位精度优于矩形、菱形,阵元距离越大定位精度越高,立体阵列的定位精度优于平面阵列。在35kV变压器局部放电试验平台上开展了定位试验。试验结果证明：星形立体阵列的定位误差小于菱形平面阵列,前者定位误差为0.16m,后者定位误差为0.32m。最后,研制了一套绕组中局部放电UHF定位系统,在即将投运的电力变压器上和运行中的高压电抗器上开展了局部放电定位试验。通过试验发现了高压电抗器顶部的局部放电源,解体检查结果与定位结果一致。验证了UHF定位方法的有效性。