电力变压器是电力系统中的核心主设备,其安全可靠性对电网可靠运行至关重要。变压器的振动与铁心和绕组的状态密切相关,近年来振动检测已经成为大型电力变压器,特别是超特高压变压器综合监测的主要手段之一。然而,随着大量振动监测数据源源不断产生,如何通过振动监测准确诊断变压器故障成为亟待解决的问题。利用振动信号检测变压器铁心故障的研究已有很多,但目前关于铁心故障振动的研究多局限于单个故障类型,缺乏对不同类型故障的对比性研究。同时长期以来,现场变压器振动数据多通过短期检测获得,缺乏不同运行工况情况下的长期数据特征和规律,难以为变压器在线监测和状态评估提供支撑。因此,本文在对变压器铁心振动文献调研和理论分析基础上,搭建了铁心夹件松动、多点接地、过励磁、直流偏磁等多种典型缺陷的模型,试验研究了各种缺陷振动信号的特征,为现场振动监测数据的分析和诊断奠定了试验基础;通过现场变压器长期振动数据的分析,得到现场变压器振动数据统计学特征。首先,本文调研分析了变压器振动机理,研究了谐波、铁心夹件压紧程度与温升等因素对铁心振动的影响机理,进而提出对过励磁、直流偏磁、铁心夹件松动与铁心多点接地等缺陷振动信号进行研究。其次,采用10kV配电变压器作为试品,对上述四种缺陷进行了实验模拟,试验研究了不同缺陷情况下振动信号的幅值、奇偶次谐波比、高频能量比与频谱复杂度的特征。实验发现,除铁心多点接地外,各缺陷特征量相对于正常时均会增大,且各有特点。过励磁时,幅值、高频能量比与频谱复杂度增加最显著;直流偏磁时,奇偶次谐波比增加最显著;铁心夹件松动时,高频能量比与频谱复杂度增加最显著。为变压器铁心状态检测与诊断奠定了试验支撑。第三,针对课题组安装于现场8台500kV交流主变上的振动监测设备,采集了时间跨度6个月的振动数据,分析了前述四个特征量的统计学特征,构建了基于幅值与其余特征量的关系形成的二维分布并使用该分布对振动数据进行分析。通过横向与纵向对比,发现了相对于其余大部分变压器特征量分布范围,特征量分布具有明显离群性,怀疑存在异常的变压器振动数据,为确定现场8台变压器振动数据特征量正常分布范围奠定了基础。最后,在纵向变压器不同时间段振动数据比较方面,使用回归模型将变压器不同时间段二维分布拟合成曲线并使用平均偏差量化不同时间段曲线之间的差距;在横向多台变压器振动数据比较方面,剔除怀疑为异常的数据,对剩余数据进行统计分析。结合现场数据分析结果,分别划分两通道振动特征横向与纵向正常阈值。最终形成通过横向与纵向两阈值判断振动信号异常与否,结合实验得到的各缺陷振动信号特点判断异常类型的变压器铁心异常状态诊断方法。利用该方法,发现6号变压器两通道数据在纵向与横向均存在超限,同时特征量变化特点与直流偏磁近似,因此判断6号变压器存在直流偏磁。