变压器应用广泛,不仅是电力系统输配电的关键设备,也是牵引供电系统的枢纽。变压器容易受短路电流的冲击,在电动力累积效应的作用下容易发生移位、屈曲等变形故障,影响变压器运行的可靠性。频率响应分析法因为其可重复性与灵敏性等优点,得到了广泛的研究与应用。基于频响法的变压器绕组检测主要针对独立绕组结构变压器,用于识别故障类型与故障严重程度,而目前变压器应用场景多变,存在较多结构特殊的变压器,不同的变压器结构、绕组结构的频响曲线变化规律存在差异。因此有必要提出一种可反映频响曲线微小变化的频响解释方法,丰富频率响应分析法的应用场景,这有助于完善变压器绕组的故障检测。本论文提出了一种基于多级分解与图像特征的频响解释方法,以故障样本获取-多级分解研究-图像特征研究-智能诊断为研究主线。首先,基于比例模型变压器模拟了轴向移位、短路与并联电容故障,进行频率响应测试获得相应的幅频特性、相频特性曲线数据。为丰富频响曲线的特征信息,利用离散小波变换多级分解的方法,对幅频、相频特性曲线进行处理,确定分解母函数与分解级数,研究分解各级曲线的变化情况,并在串联式绕组与独立绕组的故障中进行了应用研究。为同时利用幅频、相频特性曲线的特征信息,将分解后的各级曲线转化为极坐标图,提取极坐标图的12个图像特征与统计特征FCD,同时在串联式绕组与独立绕组的故障中进行了应用,研究所提的多级图像特征与故障的关联情况。最后,基于15种特征组,使用模糊C均值聚类算法获得数据样本的聚类中心与隶属度,结合变压器绕组故障识别的具体情况,构造二叉树拓扑结构,识别变压器绕组的故障情况。