随着社会经济的不断发展,我国用电量不断增加,同时由于存在电力传输远、用户分布松散杂乱等问题,多项超高压直流输电工程开始不断建设。但因为高压直流输电过程中存在单极大地回路运行方式,导致直流分量由大地侵入附近电力变压器,使其运行于交流与直流并存的复杂工况下。直流分量经变压器中性点入侵后,导致流经变压器绕组的电流波形发生畸变,谐波含量明显增加,并导致变压器铁芯以过饱和的工作状态运行,漏磁通增加,变压器振动更加剧烈,甚至导致变压器电磁与机械失稳。本文依托国家重点基础研发计划项目（2021YFB2400802）与吉林省科技发展计划项目（20190303007SF）,分析变压器在直流偏磁环境下的工作特性,并研究其在直流偏磁环境下电磁参数的辨识方法,明晰变压器线圈异常振动和绕组电流的变化特性,并探究两者的内在联系,进一步采集振动信号特征,研究利用振动特征的变压器状态辨识方法。本文首先针对变压器磁场有限元计算方法进行介绍,通过利用不同有限元方法求解变压器磁场模型,通过对比分析,选择最准确可靠的有限元方法。然后基于能量平衡原则,实现电路与磁场的直接耦合,并基于电磁耦合机理提出电磁-机械耦合方法,构建变压器电磁-机械耦合模型,研究变压器直流偏磁时的电磁与振动变化规律。通过电磁模型求解变压器绕组电流、磁通及电磁力,并将电磁力作为机械模型激励,求解变压器振动加速度。以380V三相三柱式Y/Δ接线变压器为例,建立有限元模型,通过设置不同直流扰动水平,求解电磁与振动参数,研究其规律变化。同时搭建变压器直流偏磁动模实验平台,采集变压器电磁与振动参数。通过对比仿真与实验信息,得出变压器负载率越低,绕组电流与振动所受直流偏磁的影响越明显,同时绕组振动频谱在100Hz处幅值最大,且振动随直流扰动的增大而加剧。基于变压器在直流扰动下的电磁与振动特性分析,针对变压器振动特征的状态辨识问题,提出基于WPT-SOM的变压器运行状态辨识方法,通过振动数据采集模块,对不同故障状态下运行的变压器原始振动信号进行采集,同时将其分解重构,对各个状态下的振动信号特征参数进行提取与分析,总结特征参数变化规律,并通过自组织映射神经网络对变压器运行状态进行分类及辨识,提出了一种新的变压器运行状态辨识方法,为变压器故障诊断提供了依据。