论文选题来源于国家自然科学基金项目《基于电路分析法和恢复电压响应的油纸绝缘老化诊断方法》的子课题(基金编号为61174117)。电力变压器是电能传输和转换的枢纽设备,其绝缘状态评估的研究具有重要的应用价值。本文以电力变压器的油纸绝缘状态作为研究对象,在介电响应特性研究的基础上,提出一种考虑自由弛豫的变压器油纸绝缘等效电路拓扑结构分析方法,同时深入剖析提取回复电压谱线、陷阱密度新型谱线、等效电路模型参数上的各个弛豫响应特征量。在此基础上,采用样本集的油纸绝缘状态区间灰靶分类方法,建立多弛豫响应特征量的油纸绝缘状态综合诊断体系。本文的主要研究工作如下:(1)从微观动力学出发,引入自由弛豫因子βi,运用解谱法挖掘回复电压函数的拓扑信息,获得多条包含不同弛豫响应参量的子谱线,从而准确地确定绝缘拓扑结构,且更符合实际弛豫响应机理。与目前的其它判别方法相比,该方法在变压器油纸绝缘弛豫建模上准确度有一定的提高,同时为后续提取特征量诊断变压器油纸绝缘老化状况奠定了基础。(2)以解谱分析变压器油纸绝缘拓扑结构为基础,采用拟态物理学优化算法辨识油纸绝缘等效电路参数。在此基础上,深入研究等效电路参数上反映油纸绝缘状态的特征量。首先,通过实测数据验证了弛豫机构数N与油纸绝缘老化的关系;其次,提出一种诊断变压器油纸绝缘状态的新特征量—平均时间常数τ,并统计分析其与油中糠醛含量的内在联系;最后,在多台变压器实际测试分析与计算的基础上,证明了提出的新特征量—自由弛豫因子βi可以为绝缘油与绝缘纸的老化判定提供新的思路。(3)从时域介电谱诊断技术出发,提取回复电压谱线上的特征量,并研究其与油中糠醛含量的相关性。为了进一步挖掘更多时域谱线上的特征信息,以介电响应特性和陷阱密度理论为依据,提出一种新型谱线—陷阱密度谱,并提取陷阱密度谱的峰值大小Smax和峰值时间常数Tmax作为变压器油纸绝缘老化诊断的新特征量,弥补了去极化电流谱线上提取特征量研究的空白。(4)综合弛豫响应特征量,建立油纸绝缘状态综合评估体系。首先,应用离差平方和的目标函数实现最优综合权重赋权,改进了传统灰靶评估中靶心度均分及主客观权重计算结果的分配中常采用固定值进行线性叠加存在的问题;其次,采用样本集的区间灰靶分类方法计算环形灰靶分级表,解决了现阶段状态评估方法中区间分级临界值难以确定的问题;最后,提出融合综合赋权法和灰靶理论的变压器油纸绝缘状态综合评估方法,解决了在无标准故障模式下变压器油纸绝缘状态的模式识别问题。