代码主要实现了电力变压器组数字孪生仿真，能够模拟变压器在正常运行状态和多种典型故障状态下的振动和电气信号特征。系统基于变压器的物理工作原理，通过建立铁芯磁致伸缩效应、绕组电磁力作用、机械结构振动等多物理场耦合模型，生成具有真实物理意义的仿真信号。程序能够模拟变压器在正常工况下的基频振动和谐波成分，同时针对铁芯松动、绕组变形、局部放电等典型故障，通过特征频率偏移、调制效应、冲击响应、边带生成等机理，在基础信号上叠加相应的故障特征。系统采用模块化设计，包含变压器参数配置、正常运行模拟、故障特征注入、信号频谱分析和多维度可视化等功能模块，能够生成高质量的时域振动信号、电气信号及其对应的频谱特征，为变压器状态监测、故障诊断算法开发和数字孪生系统构建提供可靠的仿真数据基础。

开始
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初始化变压器参数
（额定容量、电压等级、固有频率等）
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↓
生成基础正常信号
├── 生成时间向量
├── 生成基频振动（100Hz）
├── 生成铁芯振动分量
├── 生成绕组振动分量 
├── 生成油箱振动分量
└── 生成电气信号（含谐波）
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↓
判断工况类型
├── 正常工况 → 直接输出
├── 铁芯松动 → 添加调制效应和冲击响应
├── 绕组变形 → 添加频率偏移和边带成分
└── 局部放电 → 添加高频脉冲序列
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信号后处理
├── 添加随机噪声
├── 应用负载影响系数
└── 信号标准化处理
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频谱分析
├── 计算FFT变换
├── 提取幅度谱
└── 识别特征频率
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结果可视化
├── 绘制时域波形图
├── 绘制频谱图
├── 标记特征频率
└── 多工况对比分析
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结束

详细算法步骤

第一步，系统初始化阶段，设置变压器的基本电气参数和机械参数，包括额定容量、电压等级、采样频率、信号持续时间，以及铁芯、绕组、油箱等关键部件的固有振动频率，同时定义电网基频和谐波成分参数。

第二步，建立正常运行信号模型，生成时间序列向量作为信号基础，创建以两倍电网频率为主的基频振动分量，模拟铁芯磁致伸缩效应产生的特征振动，生成绕组在电磁力作用下的振动响应，构建油箱结构的机械振动成分，并合成包含多次谐波的电气电流信号。

第三步，故障特征注入处理，针对铁芯松动故障，在正常信号基础上添加低频调制效应模拟松动的周期性影响，并引入衰减振荡冲击成分表征机械碰撞；对于绕组变形故障，改变绕组的固有共振频率模拟形变效应，生成特征边带频率反映电磁参数变化；针对局部放电故障，创建高频脉冲序列模拟放电现象，在电气信号中叠加高频噪声成分。

第四步，信号优化与增强，在所有信号中添加符合实际测量条件的随机噪声，根据负载百分比调整信号幅值模拟实际运行状态，对生成的信号进行标准化处理确保数值稳定性。

第五步，特征提取与分析，对振动和电气信号分别进行快速傅里叶变换，计算信号的幅度频谱特征，自动识别并标记各特征频率成分的位置和幅值。

第六步，结果展示与输出，绘制包含时域波形和频谱图的综合显示界面，对不同故障类型的信号进行对比分析，生成高质量的图像输出文件，并提供完整的信号统计数据供进一步分析使用。