供配电系统中三相四线制配电及单相负荷用电的随机性会使配电变压器长期运行于三相负荷不平衡状态,导致中性点偏移、损耗增加、设备利用率降低,进而影响电能质量,甚至因单相电压升高而造成设备烧毁。同时,由于三相不平衡导致的绕组电流不对称,会引起变压器内部电磁与机械特性的变化,其累积效应会影响变压器的结构稳定性,严重时会引发变压器内部故障乃至电网事故。本文依托国家自然科学基金项目（51507027）、吉林省科技发展计划项目（20190303007SF）及多项国家电网科技项目,探索变压器各不平衡运行时的绕组电磁场、机械场特性,并总结规律,基于振动信号处理获取多维特征参数,研究变压器绕组振动特征辨识方法。首先对电磁耦合方法进行介绍,并实例验证电磁仿真计算的有效性。在电磁耦合原理的基础上研究变压器不平衡运行电磁-机械顺序耦合方法。针对变压器不平衡运行时绕组振动加剧的问题,重点构建变压器不平衡运行绕组状态数学模型。通过电磁-机械顺序耦合求解电磁、机械场参数,仿真分析不平衡模式中的绕组电流、绕组漏磁、电磁力及振动变化情况,深入研究绕组电磁-机械耦合特性,并总结其变化规律。搭建变压器不平衡运行动模实验平台,采集绕组电流及振动信息,通过对比仿真和实验结果,以验证所建变压器三维有限元模型在仿真负荷不平衡绕组电磁、机械特性变化时的有效性。绕组受力及振动结果表明,当变压器不平衡程度达到20%时,不平衡相绕组所受电磁力及其振动加速度与正常相相比,增大约1.5倍,绕组承受较大偏转力矩,长期运行于不平衡状态会破坏变压器的结构稳定性。在变压器不平衡运行绕组电磁-机械特性研究的基础上,针对绕组振动特征的辨识问题,研究变压器振动信息的特征提取及状态划分,提出基于希尔伯特-黄变换和多分类支持向量机的变压器不平衡绕组振动状态辨识方法,通过基于多维特征参数的绕组振动状态识别,不平衡振动特征辨识准确率可达98.5%,表明本文所提方法可以准确有效辨识变压器不平衡绕组振动状态,为变压器状态评估与辨识提供了新的思路。