本发明涉及一种基于虚拟阵元外推及阵列分组的时间反演局放成像方法，其技术特点是：在非探测区域中设置用于接收反演目标散射信号的时间反演阵列及发射单元；将时间反演阵列分为多个子阵列；发射单元发射探测脉冲至成像区域，构建出虚拟阵元接收信号；对虚拟阵元接收信号进行时间反演，得到各个子阵列的回传信号；对各个子阵列的回传信号进行归一化处理；建立可体现子阵列信号在目标处同步性的新函数，对新函数进行分析得到多目标下的信号聚集时刻，得到多目标成像。本发明采用虚拟阵元外推法及阵列分组法进行时间反演局部放电成像，具有优良的分辨率，对于局部放电成像和电力设备的整体安全性、可靠性有重要的价值和意义。