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电力变压器的安全运行对电网系统举足轻重。截至目前，已经有越来越多的研究开始关注变压器运行的可靠性，且相关的诊断技术在不断地发展中。与变压器内部其他机械结构相比，绕组是既重要又容易发生故障的部件。目前常规的绕组变形检测方法，如短路阻抗法和频率响应法等，都需先将变压器进行停电。与这些方法相比，迫切需要一种能对运行中的变压器进行带电检测的方法。变压器机械稳定性主要反映绕组和铁芯的机械结构参数及状态。由于机械振动与其结构模态参数相关，因此绕组产生的振动与绕组机械结构存在密切的关系，本研究提出利用振动分析法检测绕组机械稳定性状态。由于变压器振动产生和传递机理较为复杂，且振动成分与绕组机械故障特征之间存在不确定关系。因此，本研究从绕组振动模型入手，全面深入地展开了包括实际变压器绕组故障模拟实验、变压器生产厂家出厂振动实验和大量各种电压等级、不同容量、不同型号正常与故障运行变压器的振动监测与分析。在此基础之上，提出四种机械稳定性检测方法及其特征量来表征绕组机械稳定性，即反映绕组变形、倾斜、移位、压紧力松动等机械结构状态以及抗短路冲击能力。最后提出一个适用于现场带电检测的变压器绕组机械稳定性状态评估指标体系。整篇论文的主要内容概括如下: 首先，简单介绍变压器绕组和铁芯的振动产生机理，总结变压器振动研究的发展历程和基于振动分析的变压器故障诊断方法。针对迫切需要的变压器绕组带电检测方法，提出了一套基于振动分析的理论体系，并给出本文的主要研究内容。 其次，提出一个与电磁力分布相结合的绕组振动模型，利用该模型得出绕组轴向振动分布特征。在实验分析部分，利用一台实际三相110kV/50MVA变压器进行验证。实验结果表明，正常情况下振动测量值和理论计算结果基本吻合。此外，专门针对绕组压紧力对振动的影响进行了深入研究。最后对变压器绕组进行不同类型的故障模拟实验，并提取不同故障对应的振动特征。 第三，提出三种基于信号分析的绕组机械稳定性检测方法。频率复杂度分析法主要针对振动各个频率成分之间的复杂程度，对应的特征量为FCA。振动平稳性分析法提出一个特征量DET，用于表征系统的确定性。能量相似度分析法主要针对振动能量分布随负载变化的波动性，对应的特征量为EDR。在空载实验中，通过对比绕组变形前后的振动特征验证三种方法的有效性。 第四，提出一种基于振动相关性分析的绕组机械稳定性检测方法。该方法基于测点振动与变压器电流、电压之间的关联性。首先利用基频振动分析法从油箱表面振动混合信号中分离出对应的绕组振动分量。然后根据主成分分析法提出定义为MPC的特征量，用于表征绕组的机械稳定性状态。对于状态可疑的变压器，进一步提出VHI参数用于识别故障位置。在变压器短路负载实验中，通过对比绕组变形前后的振动特征验证方法的有效性。 第五，提出变压器绕组机械稳定性状态评估指标体系。根据本研究提出的四种绕组机械稳定性检测方法及其特征量，建立了一个基于支持向量机的概率分类模型。该模型包括一个决策树，将变压器状态分成健康、老化和异常三类。在现场测试中，采集了包含各种状态变压器的振动样本，建立一个变压器振动特征数据库，并用对应的特征量训练提出的分类模型。训练后的模型根据振动测量值计算目标变压器分别属于各种状态的概率。 第六，提出的变压器绕组机械稳定性状态评估指标体系已经成功运用到现场变压器的绕组机械稳定性检测中。现场应用实例表明振动分析检测结果和变压器绕组的实际状态一致。四种检测方法及指标体系已被国网浙江省电力公司作为企业标准《电力变压器机械稳定性的振动带电检测法》。 最后，总结了全文的主要研究内容，提炼了主要创新点，并展望了今后的研究工作。