在大型电力变压器众多故障中以绝缘故障占多数,局部放电与变压器的内部绝缘状况有着密切的关系,因此通过检测变压器内部的局部放电来判断绝缘故障具有重要意义。传统的局部放电检测方法具有各自的局限性,超高频检测法是近年发展起来的方法,该方法通过超高频传感器接收局部放电产生的高频电磁信号,从而有效的避开系统内周期性干扰信号,具有更高的检测精度。本文在了解了局部放电的产生机理和局部放电信号在变压器内部传播特性的基础上,根据局部放电可以辐射频率达到3GHz电磁信号的特点设计了由超高频传感器和前置预处理电路组成的检测系统。首先依据局部放电检测对超高频传感器工作频带和安装尺寸的要求,设计了一种结构简单、尺寸较小,能够与变压器油箱内壁共形,适合通过变压器放油孔进行安装的内置型平面传感器;其次依据所设计的超高频传感器的性能选择了前置预处理电路中的低噪声放大器,并针对现阶段局部放电检测中使用的高阶滤波器对加工精度要求过高而且本身调谐难度大的缺点,设计了能够较好解决这一缺点的交叉耦合滤波器;然后利用高频仿真软件HFSS对所设计的超高频传感器和交叉耦合滤波器进行了三维建模仿真,将天线传感器和滤波器进行了等效电路转换,对整个检测系统进行了仿真验证。局部放电超高频检测法能够有效的避开干扰信号,但由检测设备热噪声引入的白噪声是不可避免的,本文最后针对局部放电信号高频突变特点研究了基于小波包的局部放电信号提取方法,利用局部放电信号与小波函数的相似度选择最优基小波,利用染噪信号各节点最小熵值原则选择最优小波包分解树,对小波包阀值函数进行了改进,并通过仿真验证该方法的有效性。