电力变压器复合油纸绝缘状态的准确诊断对电力系统安全稳定运行以及设备自身运维具有重要指导意义。针对油纸绝缘介电响应少数特征量评估和未考虑系统随机性导致评估不准确的问题，提出基于灰色关联分析(grey　relational　analysis,　GRA)与聚类云模型的评估方法。首先，基于回复电压法和扩展德拜模型提取5个相关特征量，建立油纸绝缘状态评估体系。然后，针对多特征量在反映绝缘状态的敏感性差异，采用组合赋权法综合GRA和改进层次分析法，避免了数据信息丢失，使权重分配更加合理。最后，利用云模型雾化特性反映数据随机性，全面考虑评估指标等级分类边界的随机性和模糊性后构建了聚类云模型隶属度选择器。通过多台不同糠醛含量变压器实测数据进行验证表明，该评估方法不仅能够准确反映变压器实际绝缘状态，而且能体现其劣化趋势，为检修策略的制定提供参考依据。