随着我国经济向前发展,气体绝缘开关设备（Gas Insulated Switchgear,GIS）以其占地面积少和运行可靠性高等优点被越来越广泛的应用在电力系统当中。然而,由于GIS设备在制造或者搬运过程中造成的一些缺陷,GIS内部可能会逐渐发生不同类型的局部放电,而有的局部放电类型可能造成电气设备内部绝缘损坏,最终导致严重的停电事故。因此,如何更加准确的检测到局部放电信号以及判断出局部放电的类型是电力设备在线监测领域的关键问题。GIS的局部放电检测有多种方法,如化学检测法、超声波检测法等,其中特高频法（Ultra High Frequency,UHF）由于较高的灵敏度和较强的抗干扰性成为目前针对GIS局部放电检测的主要方法。作为特高频检测法的核心,特高频传感器的研制及应用一直是人们研究的重点方向。本文首先讨论和研究了GIS局部放电的原理以及局部放电产生的电磁波在波导系统中的传播特性,为特高频检测方法的应用提供了理论依据。文中根据Hilbert曲线的特点使用HFSS软件设计了适用于GIS的特高频天线,并针对天线尺寸、导体的宽度、介质板厚度、馈电点位置等天线参数进行了优化,制作出了满足设计要求的GIS特高频传感器。根据不同的局部放电产生机理,本文设计了四种典型的GIS局部放电缺陷模型,搭建了相应的模拟实验室平台,并使用设计的特高频传感器进行测试,记录了不同局部放电信号的数据。为了更好的对实验数据进行分析,本文构造了数据的局部放电相位分布谱图（Phase Resolved Partial Discharge,PRPD）。通过分析PRPD谱图,本文总结了不同局部放电缺陷的特点,并根据PRPD谱图图像上不同局部放电的差异,提取了共18维的统计特征值。本文使用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）对不同局部放电的特征值进行分类识别,结果证明由Hilbert特高频传感器测得的局部放电信号可以经支持向量机有效分类。文中还对GIS实验平台以及南宁铁路局供电段的实际运行的GIS设备展开在线监测,同样证明了本文所设计特高频传感器的有效性。