本发明公开了一种基于平面UHF传感器的变压器套管局放三维定位系统及方法，它包括平面UHF传感器阵、电磁波信号预处理模块和局放三维定位模块，首先在套管局部放电源周围的水平面放置四个UHF传感器采集变压器套管PD源辐射的电磁波信号；其次对4组电磁波信号进行能量转换获取能量累积曲线，通过能量相关搜索方法获得4组电磁波信号的时间差；最后基于4个UHF传感器坐标信息和时间差构建双曲面非线性方程组，通过逐次逼近法和网格搜索法获得变压器套管PD源的三维坐标。与现有技术相比，本发明方法简便，三维定位结果准确可靠。