局部放电(Partial Discharge,PD)是导体间绝缘仅部分被击穿的电气放电过程,在电气设备的绝缘系统中,类似于“恶性肿瘤”,如果不能及时发现和排除,长期的放电将导致绝缘的进一步劣化,最终将导致设备整个绝缘系统的失效,因此开展电力变压器,尤其是大型电力变压器,PD绝缘缺陷检测技术的研究具有重要的意义。基于特高频(Ultra High Frequency,UHF)电磁脉冲检测技术的PD检测法由于具有抗干扰能力强、非接触式测量等优点而在电力设备PD绝缘检测领域获得了广泛的应用。本文围绕“大型电力变压器缝隙泄漏电磁波局放特高频检测技术研究”这一课题,利用国内大型电力变压器箱体和顶盖之间或者箱体和底座之间的绝缘衬垫缝隙可以泄漏电磁波这一特性,对大型电力变压器PD检测技术开展了详细研究:(1)对泄漏电磁波缝隙传播特性开展研究,以振子天线作为电磁波信号辐射的载体,利用时域有限差分法研究了不同方向下PD源辐射电磁波信号在变压器缝隙中的传播特性,以及缝隙高度和深度两个因素对电磁波在变压器缝隙中传播特性的影响,并在真实变压器箱体上进行了实验研究,研究发现缝隙中的电磁波强度远大于箱体外电磁波强度,不同方向PD源辐射的电磁波信号在缝隙中传播特性具有较大的差别,在变压器缝隙高度合理范围内,随着缝隙深度的减小,缝隙内电磁波强度随呈现出逐渐增加的趋势,且在缝隙尾部(缝隙和变压器外自由空间连接处)有强度增加的趋势。(2)对缝隙UHF天线传感器开展研究,基于泄漏电磁波单向传播特性、电磁屏蔽和便于天线传感器安装固定等方面的考虑,利用有限元法优化设计了适用于缝隙PD检测的二维对拓Vivaldi天线传感器,通过采用线性渐变微带巴伦有效改善了天线传感器UHF频带的回波损耗,使其工作频段为807MHz-3GHz,最大增益为9.4dB,通过谐振腔原理设计了双层金属盒屏蔽外壳,并在变压器PD实验平台上对设计天线的接收性能进行了测试,发现本文设计的对拓Vivaldi缝隙天线对UHF信号的响应幅值远远大于外置式常用的螺旋天线。(3)针对受噪声干扰导致多样本定位的PD源结果存在奇异值、三维空间难以剔除奇异值和三维空间剔除奇异值会造成有效数据被浪费等问题,提出了基于奇异值剔除的PD数据集筛选算法,将PD源三维坐标样本集映射到一维坐标,在一维坐标上利用改进的箱线图法进行奇异值的剔除,采用循环渐进式最小二乘法求真实PD源最优坐标解,将平面布局UHF天线阵列的定位精度从dm级提高至cm级。(4)针对变压器缝隙平面布局UHF天线阵列定位PD源结果的z坐标存在较大波动误差的问题,分析了天线阵列布局与PD源z坐标波动误差之间的关系,得出PD源z坐标误差较大的原因是UHF天线阵列平面布局导致变量z在优化方程中占比降低的结论,基于此,提出了基于平面布局UHF天线阵列的变压器PD源z坐标阶梯式计算方法,将PD源z坐标的获取转变为单变量方程的求解,研究结果表明,阶梯式计算方法可以将PD源z坐标的波动方差从0.6降低至0.2,在时差样本≥10时,z坐标的平均绝对误差从约0.4m降低至0.1m以内。(5)针对内容(4)提出的基于平面布局UHF天线阵列的变压器PD源z坐标阶梯式计算方法在时差样本集较小时存在PD源z坐标计算效果不佳的问题,提出基于黄金分割树优化算法的小样本PD源定位方法,将一维黄金分割算法引入到三维立体空间,实现全局范围内的全局-局部交替寻优,最后分析了黄金树深度对定位结果的影响,发现在设备运算效率允许的情况下,黄金分割树的优选深度为N,N>8。(6)对PD模式识别工作开展研究,针对PD模式识别用统计特征量需要依赖专家经验而缺乏一定的泛化性问题和CNN卷积神经网络模模式识别算法缺乏PD图谱时序特征信息的问题,构建了基于CNN-LSTM网络的PD PRPD图谱模式识别模型,模型综合了CNN网络善于挖掘PRPD图谱局部空间信息的优点和LSTM长短时记忆网络善于挖掘PD图谱时序特征信息的优点,同时提取PRPD图谱的局部空间特征和时序特征,通过Softmax分类器进行模式识别,并与CNN和LSTM对比,结果表明CNN-LSTM网络的整体识别性能优于CNN和LSTM。