在电力系统中变压器起着电能转换的重要作用,保证变压器可靠稳定运行就是保证电力系统供配电的稳定性。而由于电力系统的运行环境较为复杂,变压器绕组在短路大电流的冲击下极有可能发生绕组移位故障,严重威胁电力系统的供电可靠性。频率响应法由于测试简单、重复性好,目前广泛应用于绕组故障检测,而由于实际变压器造价昂贵,无法开展绕组故障模拟探究故障下频率响应变化规律,建立可靠准确的绕组频率响应仿真模型,对绕组故障识别具有重要意义。本文主要通过考虑绕组电气参数的频变特性,建立频变特性下的绕组状态空间方程数学模型,有效提高了频率响应的仿真精度;同时建立了绕组振荡波数学模型,通过仿真与实测振荡波曲线对比验证了模型的正确性,论文的主要研究内容:1)本文首先分析了绕组电气参数的频变特性。在有限元涡流场中建立绕组二维模型,分析绕组高频下受集肤效应、邻近效应影响的电流密度分布,并计算了不同频率下绕组电阻值;基于有限元涡流场分析了硅钢片高频下的去磁特性,并对叠铁心均匀化建模,利用经典公式计算铁心磁导率的频变特性,通过分析“频率-磁导率-电感”之间的关联性,在有限元静磁场计算了绕组电感参数的频变特性;通过有限元法与公式法相结合计算了绕组的电容参数,并基于实验分析了电容参数在大于1k Hz时基本不变。2)然后利用绕组电气参数频变特性,基于集总参数电路模型建立考虑频变特性的绕组状态空间方程模型,仿真获得绕组频率响应曲线,并通过实验以及与传统模型对比分析验证了所提模型的正确性和精确性;基于绕组状态空间方程,建立了振荡波时域仿真模型,然后通过对比仿真波形和实测波形在时域和频域内关键波峰、波谷的相似度验证了模型的正确性。3)最后基于有限元仿真获得轴向移位下绕组电气参数变化规律;结合考虑频变特性的绕组状态空间方程模型,仿真获得轴向移位下的频率响应曲线,通过分析频率响应曲线特征谐振点的变化规律,得到绕组轴向移位故障识别特征;同时利用振荡波时域仿真模型,获得轴向移位下振荡波变化规律,总结并得到特征波峰、波谷的变化规律可以为绕组故障识别提供参考。