局部放电的发生是电力设备出现故障的主要原因之一,其会造成绝缘损坏,也会使绝缘进一步劣化。弓网电弧离线现象的产生将对铁路信号系统中电磁敏感设备造成影响,严重的还会影响列车的运行安全。因此,对其进行放电监测来判断电力设备绝缘状态和弓网接触状态并对早期缺陷提出预警是一种预防事故发生并保障系统安全稳定运行的重要手段。而为实现高性能的监测系统需要设计一种小型化、宽频带和高增益的天线。本文首先研究了Hilbert分形天线的设计原理,仿真分析了导线宽度、外围尺寸、介质层厚度和馈电点位置对天线性能的影响,然后设计了一种层叠式五阶变形Hilbert分形天线。通过提高分形天线阶数减小谐振频率,从而实现天线小型化;通过引入层叠耦合结构扩大天线带宽,同时增大天线增益;通过进行连接方式的变形设计进一步提高天线在各频点处的增益。最终得到的天线驻波比整体小于3.5(其中在16～53MHz和407～500MHz频段内VSWR<2),法向增益普遍较高,方向性较好,在0.1GHz处增益为-38.1d B。该天线的研究为用于弓网电弧电磁辐射信号检测的天线传感器设计提供了参考。研究了蝶形天线的结构和工作原理,然后基于电力设备局部放电激发的电磁波特性设计了一种带有金属背腔的双层蝶形天线。通过调整微带线的结构达到阻抗变换过渡的作用,从而降低天线驻波比;通过弯折天线辐射贴片边界产生缺口以减小尺寸,且有效扩展低频带宽;通过在天线背面和左右两侧加金属板提高天线定向性,增大天线增益。经过优化后的天线在整个检测频段内电压驻波比小于3,其中在0.3～0.82GHz和1.37～3GHz频段内VSWR<2,且天线具有很好的定向性,可以很好地接收来自正前方的信号,研究频段内最低增益为-27d B,其中在0.5～1.1GHz频段内增益随频率的升高逐渐增大,之后在1.1～3GHz之间基本保持稳定,增益值在3d B左右。该天线具有良好的性能,可用于电力设备局部放电超高频检测。实现了放电检测系统其他信号处理装置的研究与选型,包括限幅器、带通滤波器、放大器和检波器,与天线配合,初步实现了一个放电检测系统。设计了Labview程序实现参数设置与报警、波形显示与分析、数据保存及历史数据查询等功能,最后依次连接各装置进行初步放电检测实验,实验中Labview得到的放电波形幅值基本在1V左右,检波前后波形幅值和脉冲持续时间一致,同时Labview显示的波形与用高速数字示波器得到的波形基本一致,从而初步验证了整个检测系统的可行性。