由于變壓器中局放上升沿很陡，脈沖寬度多為納秒級，能激起1GHz以上的超高頻電磁信號，在進(jìn)行仿真時(shí)的軟件應(yīng)該為高頻電磁場仿真軟件。為了提高計(jì)算精度和縮短計(jì)算時(shí)間，仿真軟件所采用的方法最好是時(shí)域法。國內(nèi)外用于PD超高頻檢測仿真的主要方法為時(shí)域有限差分法(FDTD)。 FDTD是近年來發(fā)展很快的一種電磁場數(shù)值計(jì)算方法，它用各離散點(diǎn)上函數(shù)的差商來近似代替該點(diǎn)的偏導(dǎo)數(shù)，將含時(shí)間變量的麥克斯韋旋度方程轉(zhuǎn)化為一組差分方程，并在時(shí)間軸上逐步推進(jìn)以求解空間電磁場。FDTD法采用交替抽樣的離散方式，在空間和時(shí)間上處理電磁場E, H分量，在計(jì)算中將空間某一網(wǎng)格點(diǎn)的電場(磁場)與周圍磁場(電場)直接相關(guān)聯(lián)，且介質(zhì)參數(shù)已賦值給計(jì)算空間的每一個(gè)元胞，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過求解差分方程，可方便解出各網(wǎng)格點(diǎn)的場值。FDTD法在GIS的局部放電超高頻仿真中應(yīng)用的較早，有學(xué)者研究了GIS局部放電超高頻電磁波信號與視在放電量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)UHF信號可以在一定程度上反映出GIS的絕緣狀態(tài)，而與視在放電量的關(guān)系還需進(jìn)一步研究。電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)比GIS更為復(fù)雜，所以變壓器超高頻信號與視在放電量關(guān)系的仿真研究會(huì)更加的復(fù)雜。有研究表明利用時(shí)域有限差分法研究了超高頻天線周圍螺釘對UHF信號的影響，研究發(fā)現(xiàn)：在幾個(gè)螺釘?shù)膶ΨQ中心，螺釘對信號基本不影響。

由于仿真中我們得到的是檢測點(diǎn)的暫態(tài)電場信號，而在實(shí)際中我們用超高頻天線和傳感器得到的是電磁波信號，所以兩者不能直接進(jìn)行對比。為了印證仿真的正確與否，我們設(shè)計(jì)了一種單極子探針來檢測局部放電所產(chǎn)生的暫態(tài)電場，根據(jù)前人的方法與仿真波形對比；由于仿真時(shí)的種種近似和誤差，仿真暫態(tài)電場信號與實(shí)測的并不是完全一樣，所以也用一定時(shí)間范圍內(nèi)的仿真和測量的UHF能量進(jìn)行對比。

通常電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中的局部放電可看作是一點(diǎn)源發(fā)出的，在油中傳播時(shí)它們遵循電磁場的麥克斯韋的方程，通過引入動(dòng)態(tài)向量位和動(dòng)態(tài)標(biāo)量位，麥克斯韋基本方程可轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)方程，可看出局部放電電磁波是時(shí)間和位置的函數(shù)，是一種橫電磁波。在變壓器超高頻局部放電檢測過程中，電磁波在變壓器內(nèi)傳播時(shí)會(huì)遇到3種情況：1)經(jīng)過單一介質(zhì)(變壓器油)；2)復(fù)合介質(zhì)(油一絕緣板)；3)金屬導(dǎo)體(變壓器箱體)。UHF電磁波信號在變壓器內(nèi)傳播時(shí)要經(jīng)過多種不同的組合介質(zhì)，在組合介質(zhì)交界面處電磁波會(huì)發(fā)生折反射，如果兩種組合介質(zhì)的林和。相近時(shí)，入射波會(huì)幾乎無反射的進(jìn)入下一層介質(zhì)。在變壓器內(nèi)部，為了使在變壓器組合介質(zhì)上的電場接近，常選用相對介電常數(shù)比較接近介質(zhì)組合(如油和紙絕緣)，UHF信號在這種組合絕緣介質(zhì)中的衰減很小。由于趨膚效應(yīng)，電磁波不能透過變壓器箱體，并且頻率越高趨膚深度越小，如果把變壓器箱體看作是理想電導(dǎo)體，電磁波將發(fā)生全反射。有學(xué)者研究時(shí)引入光程的概念，說明了鐵心對電磁波傳播的影響。入射電磁波在沿曲面?zhèn)鞑r(shí)不斷沿切線方向發(fā)出繞射射線，故其能量迅速衰減，對局部放電UHF信號的檢測很不利。