开关柜局部放电故障是高压设备故障的主要原因之一,局部放电故障的快速、准确检测对于保障电力设备正常运行具有重要作用。特高频(UHF)检测方法是通过特高频传感器检测放电端产生的300MHZ~3GHZ的特高频电磁波信号来判定放电故障类型及危害等级,且特高频传感器安装方便、对电力设备干扰少、抗干扰能力强、灵敏度高,已成为该领域的重要研究方向。本文以特高频检测传感器,即特高频天线为对象,主要研究特高频传感器的小型化技术及性能参数优化方法;研究了阿基米德螺旋天线和四阶Hilbert分形天线不同物理结构尺寸对传感器性能的影响,并对两类特高频天线在最优化尺寸参数下的性能做了对比分析;通过理论分析和仿真,确定以阿基米德螺旋天线为基础进行特高频传感器的小型化设计,并通过HFSS仿真分析确定了正弦天线的最优化尺寸;分别对提出的自相似正弦天线、改进型正弦天线、嵌入圆环的改进型正弦天线的小型化技术进行了研究,并制作了小型化的实际特高频传感器;搭建了局部放电检测平台和局部放电故障类型物理模型,开展了小型化的特高频传感器对不同故障类型的适用性研究;对局部放电故障信号通过FIR滤波处理,并通过小波包分解和三次包络提取其特征值,两种特征复合形成图像矩阵特征值,经过卷积神经网络(CNN)实现数据降维和故障分类,构建了局部放电故障的模式识别算法。本文对特高频天线的小型化研究结果表明可进一步降低局部放电特高频传感器的尺寸,提高小尺寸传感器的性能,有利于提高工程应用中传感器安装使用的便捷性。