本发明公开了一种基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向系统，其包括：正十二面体框架；至少六个偶极子天线，其分别对应设于正十二面体框架的至少六个面上；处理模块，其与各偶极子天线的数据输出端连接，以接收各偶极子天线检测的特高频局部放电信号；该处理模块基于各偶极子天线检测的特高频局部放电信号的幅值数据生成样本数据，并对样本数据进行聚类，并将聚类结果中的最大类的中心值作为局部放电的最终定向结果。相应地，基于上述局部放电定向系统，本发明还公开了一种基于特高频传感器立体面阵和聚类的局部放电定向方法。