平衡变压器是一种广泛应用于铁道牵引供电系统的特殊变压器,是牵引供电系统的核心设备。平衡变压器的工作环境比一般电力变压器更恶劣,但其故障诊断方式却仍然沿用已逐渐被淘汰的定期预防性实验。显然,研究平衡变压器的在线状态监测系统具有重要意义。论文在对比了现有变压器故障诊断方法后,为平衡变压器设计了一套基于表面温度法的在线状态监测系统。首先,论文论证了通过变压器表面温度监测变压器状态的可行性。通过分析平衡变压器的机械结构及传热机理,对表面温度法的可行性进行了理论论证。通过搜集大量过往变压器的故障现象,以事实依据论证了表面温度法判断变压器故障的可行性。借助有限元分析技术及计算机仿真技术,对平衡变压器的传热进行了定量的仿真分析,进一步论证了利用表面温度法监测变压器状态的可行性,并得出了一些指导性指标。随后,论文结合变压器外壳可靠接地的特点,设计了一套基于接触式测温法的平衡变压器表面温度在线温度监测系统,设计了部分硬件电路及软件程序,重点设计了上位机应用程序。最后,论文利用平衡变压器仿真得到的热数据,设计了以感知器准则为基础的带裕量的线性模式分类机。在训练分类机前,对样本进行了基于相关性的降维处理,以齐次线性可分为目的的高维映射处理以及能够增加分类机鲁棒性的人工添加噪声处理。为评估分类机的推广性能,用交叉验证法训练了分类机,并估算了分类机的推广能力。