本发明涉及故障检测技术领域，公开了一种基于声传感器阵列的变压器故障检测系统，包括振动噪声特性分析模块、噪声特征信号增强模块、异响信号定位模块、故障诊断模块、故障监测与预警模块；利用耦合分析软件，建立变压器绕组振动的三维仿真模型，基于二维离散傅里叶变换DFT的NAH重构实现期望方向故障噪声信号增强，基于远场模型多声传感阵元的空间立体阵列进行性能分析与评估，对异响位置进行定位；基于信号处理算法，建立变压器噪声的模式识别模型。本发明通过传感器阵列测量变压器的辐射声场，获得其声学图像，对设备的机械状况进行评估，避免了传统离线检测技术的缺点，能够实现变压器运行状况的非介入式带电检测。