局部放电检测作为一种发现绝缘缺陷的有效手段，在电力设备绝缘考核和诊断中发挥着重要作用。基于局部放电现象所伴随的电荷移动、电磁波传播、声波传播及光辐射等物理现象，形成了脉冲电流法、超（特）高频法、地电波法、超声法及光测法等多种局部放电测量方法。其中光测法作为检测对象最为接近局部放电本征特性的一种检测手段，具有抗干扰能力强、放电光谱蕴含信息丰富等先天优势，但限于光学检测器件的发展无法在现场环境中有效应用。近年来，硅光电倍增管(Silicon　Photomultiplier,　SiPM)迅速发展，在高能物理及核医学等领域得到广泛应用，也为解决上述问题提供了新的思路。因此本文探索硅光电倍增管在局部放电检测中的可行性，并在此基础上对放电光谱信息进行挖掘以及利用光学方法对放电进行定位研究。
本文在深入研究SiPM光子响应原理的基础上，首先设计并制作了单片SiPM局部放电传感器和SiPM多光谱传感器，搭建了SF6气体环境局部放电光-电联合实验平台及光学定位研究平台。根据实际检测需求设计了用于产生尖端、沿面（强垂直分量）、悬浮放电的缺陷模型；其次，结合脉冲电流法、光电倍增管等传统手段，对SiPM局部放电传感器的信噪比、局部放电起始电压、视在放电量与响应幅值关系、光脉冲分辨率等性能进行对比研究，验证了SiPM局部放电传感器的有效性；再次，利用SiPM多光谱传感器对三种放电类型在紫外、可见、近红外光谱范围内的放电行为进行研究，探索了多光谱三元图分析方法在局部放电诊断中的应用；最后，提出了基于SiPM三维传感器阵列对局部放电进行定位的方法，对反射和散射对定位的影响进行了探究。
研究结果表明：随着外施偏压的增高，在传感器增益迅速增大的同时内部噪声也急剧上升，但二者变化的速率存在一定差异，经过噪声和增益的平衡信噪比最终在外施偏压为27V时达到最大值。SiPM检测光脉冲信号幅值与放电量具有单调递增关系，且在局部放电起始电压和脉冲分辨率检测结果与光电倍增管和脉冲电流法具有一致性；不同光谱中局部放电行为各具特征，放电各光谱比例随着外施电压变化逐渐稳定，高气压SF6气体环境中可见光谱占比最大，近红外光谱范围占比最小。在多光谱三元图中不同气压下的不同放电类型总体上位于不同位置，通过划分区域可以有效对局部放电进行分析与诊断；在满足一定距离关系时，进入传感器表面光线可被视为平行光。SiPM传感器响应强度与表面法向量同光线夹角满足余弦关系。在敞开式空间对放电源定位误差较小。光源分布在GIS设备中不同位置时定位精度不同，导杆和壳体的遮挡会使定位不准确，但仍可在一定程度上反应来光方向。