一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法技术

本发明专利技术为一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法，该检测方法首先，在有限元软件中，建立了待测变压器铁芯仿真模型；其次，对铁芯一侧绕组分别施加正、负向直流激励，检测变压器一侧绕组电流和另一侧绕路感应电压波形，测到正、负向局部磁滞回环，根据局部磁滞回环的形状特征辨别剩磁方向；最后，分析不同剩磁下，正、负向局部磁滞回环的面积和剩磁之间的变化关系，通过数据拟合得到剩磁和正向局部磁滞回环面积的关系式，进而能在已知正向局部磁滞回环面积情况下确定待测变压器铁芯的剩磁值。该方法有效地解决了电力变压器铁芯剩磁的大小难以测量的问题，同时，实现剩磁方向的判断。方向的判断。方向的判断。

【技术实现步骤摘要】
一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法


本专利技术涉及变压器铁芯材料的磁特性
，具体涉及一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法及实验平台。

技术介绍

当电力变压器进行重合闸时，由于剩磁的存在，将会产生较大励磁涌流，导致变压器合闸频频失败。涌流的存在将会加速铁芯饱和，使变压器漏磁增加，引起油箱过热，促进绝缘纸老化和变压器油分解，影响变压器的寿命；同时，涌流中的高次谐波也会造成电网电压骤升或骤降，降低电网电能质量，影响其他电气设备正常工作。为了减少励磁涌流对电网的影响，在变压器合闸前对铁芯进行退磁，退磁的关键则是确定剩磁的大小和方向。文献[1]研究了根据励磁涌流第一峰值检测剩磁的方法，这种方法需要配合合闸角的控制，且当铁芯剩磁较大时，变压器合闸失败，将会增加峰值电流检测的难度。文献[2]研究了采用阻抗分析仪检测断电后铁芯的励磁电感，提出了根据励磁电感检测铁芯剩磁的方法，其可应用于现场测量，但是阻抗分析仪检测的电感值是一个逐渐衰减的变量，增加了电感值的检测难度。CN103675728A中提出根据直流激励施加时，暂态电流中某一点的电流值检测铁芯剩磁，但是需要建立准确的铁芯数学模型，且不同的测量时刻能够得到不同的剩磁计算公式，降低计算的准确性。鉴于此，目前仍未有有效准确地剩磁检测方法出现，研究一种准确检测剩磁的方法，并对变压器铁芯进行快速、有效退磁，实现电网安全可靠运行，具有重要的科学理论意义与工程应用价值。参考文献：
[0001]李勇,金明亮,李海涛,等.电力变压器剩磁测量方法研究[J].电力系统保护与控制,2019,47(15):1
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6.[2]Wei C,Li X,Yang M,et al.Novel remanence determination for power transformers based on magnetizing inductancemeasurements[J].Energies,2019,12(24):1
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14.

技术实现思路
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本专利技术的目的在于，提供一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法及实验平台，以解决上述
技术介绍
中存在问题。首先，在有限元软件中，建立了待测变压器铁芯仿真模型；其次，对铁芯一侧绕组分别施加正、负向直流激励，检测变压器一侧绕组电流和另一侧绕路感应电压波形，测到正、负向局部磁滞回环，根据局部磁滞回环的形状特征辨别剩磁方向；最后，分析不同剩磁下，正、负向局部磁滞回环的面积和剩磁之间的变化关系，通过数据拟合得到剩磁和正向局部磁滞回环面积的关系式，进而能在已知正向局部磁滞回环面积情况下确定待测变压器铁芯的剩磁值。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法，该检测方法的步骤是：
第一步，在有限元软件中，建立待测变压器铁芯仿真模型；建立的铁芯仿真模型有两个绕组，在剩磁检测时，一侧绕组接入直流测量激励，另一侧绕组开路运行；第二步，确定仿真模型剩磁方向：首先，对待测变压器铁芯仿真模型的预设剩磁绕组中施加不同大小的电流激励，得到不同的预设剩磁值，选择变压器铁芯仿真模型中靠近铁芯的一侧绕组为预设剩磁绕组；其次，在不同预设剩磁基础上施加正、负向短时小直流激励，测得变压器一侧绕组的电流波形和另一侧绕组的感应电压波形，进而得到正、负向局部磁滞回环波形；通过对不同剩磁情况下的两个方向局部磁滞回环形状特征进行分析，确定当前待测变压器铁芯仿真模型的剩磁的方向，即局部磁滞回环形状接近于三角形的为剩磁的正方向，局部磁滞回环形状接近于四边形的为剩磁的负方向；第三步，确定待测变压器铁芯剩磁与正向局部磁滞回环面积的关系：在待测变压器铁芯仿真模型的预设剩磁绕组侧加载不同大小的电流激励，得到不同大小的剩磁，在待测变压器铁芯仿真模型的测量绕组中加载正、负向的短时小直流激励，获得不同剩磁情况下的正、负向局部磁滞回环，确定仿真模型的剩磁的方向，并得到正向局部磁滞回环的面积A1；对不同剩磁情况下的正向局部磁滞回环的面积进行数据拟合，得到剩磁B
r
与正向局部磁滞回环的关系式，B
r
＝f(A1)；第四步，对待测变压器铁芯施加两个不同方向的短时小直流激励，获得该激励下的局部磁滞回环，根据磁滞回环形状特征判断出铁芯剩磁方向，再根据剩磁B
r
与正向局部磁滞回环的关系式，获得该待测变压器铁芯的剩磁值。所述短时小直流激励信号指，在激励施加时，必须确保铁芯初始剩磁的变化率在5％以内。所述预设剩磁的取值范围为铁磁材料饱和磁通密度的0.2至0.7倍，在该范围内实现待测变压器铁芯仿真模型中剩磁的预设。待测变压器铁芯为方形铁芯，铁芯的尺寸为：铁芯每片片宽80mm，铁芯叠片厚度为20mm，铁芯整体内部正方形的边长为400mm，铁芯整体外部正方形的边长为560mm。一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测实验平台，对待测变压器铁芯中的剩磁进行测量，该平台需要的测量仪器包括信号发生器、功率放大器、磁通计、数字示波器和电流探头以及PC电脑端的控制；采用信号发生器给待测变压器铁芯的一侧绕组加载短时小直流激励，并通过功率放大器进行放大；通过磁通计可以跟踪并记录测量过程中，铁芯中磁通的变化情况；通过电流传感器和电压传感器分别采集一侧绕组的电流和另一侧绕组的感应电压波形，将波形显示在数字示波器中；实验平台的具体实验过程是：(1)待测变压器铁芯进行充分退磁，然后对待测变压器铁芯绕组施加较大电流激励，再撤掉该激励，进行铁芯剩磁的预设；在激励施加过程中，结合磁通计对待测变压器铁芯中的磁通进行实时跟踪，确定待测变压器铁芯中产生的预设剩磁值的大小；
(2)对待测变压器铁芯剩磁的方向进行判断：在步骤(1)含有预设剩磁的待测变压器铁芯的一次绕组上分别施加一个与仿真中一致的两个不同方向的短时小直流激励信号，根据电流传感器检测到电流信号，根据电压传感器检测到电压信号，并且显示在数字示波器中；分析两个方向上局部磁滞回环的形状特征，确定剩磁的方向，即局部磁滞回环的形状接近于三角形为正向剩磁，局部磁滞回环的形状接近于四边形为负向剩磁；(3)计算待测变压器铁芯的剩磁大小：获取步骤(2)的激励下的正向局部磁滞回环面积，再根据剩磁B
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与正向局部磁滞回环的关系式计算出待测变压器铁芯中的剩磁值，此为计算剩磁值；将相同条件下的预设剩磁值与计算剩磁值进行比较，分析出测量剩磁的误差。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的突出实质性特点是：本专利技术方法提出了一种基于局部磁滞回环测量变压器铁芯中剩磁的方法。首先，在有限元软件中，建立了待测变压器铁芯仿真模型，分析不同剩磁下，正、负向短时小直流激励作用下，正、负向局部磁滞回环波形的变化趋势，根据正、反向的局部磁滞回环的形状特征，判断出剩磁的方向。通过数据拟合得到剩磁和正向局部磁滞回环面积的关系式，即为计算剩磁的经验公式。基于该剩磁预测方法搭建实验平台上，并分析测量结果的相对误差。此外，提出的剩磁检测方法不仅具有简单的经验公式来计算铁芯中的剩磁，而且在实践中易于操作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法，其特征在于，该检测方法的步骤是：第一步，在有限元软件中，建立待测变压器铁芯仿真模型；建立的铁芯仿真模型有两个绕组，在剩磁检测时，一侧绕组接入直流测量激励，另一侧绕组开路运行；第二步，确定仿真模型剩磁方向：首先，对待测变压器铁芯仿真模型的预设剩磁绕组中施加不同大小的电流激励，得到不同的预设剩磁值，选择变压器铁芯仿真模型中靠近铁芯的一侧绕组为预设剩磁绕组；其次，在不同预设剩磁基础上施加正、负向短时小直流激励，测得变压器一侧绕组的电流波形和另一侧绕组的感应电压波形，进而得到正、负向局部磁滞回环波形；通过对不同剩磁情况下的两个方向局部磁滞回环形状特征进行分析，确定当前待测变压器铁芯仿真模型的剩磁的方向，即局部磁滞回环形状接近于三角形的为剩磁的正方向，局部磁滞回环形状接近于四边形的为剩磁的负方向；第三步，确定待测变压器铁芯剩磁与正向局部磁滞回环面积的关系：在待测变压器铁芯仿真模型的预设剩磁绕组侧加载不同大小的电流激励，得到不同大小的剩磁，在待测变压器铁芯仿真模型的测量绕组中加载正、负向的短时小直流激励，获得不同剩磁情况下的正、负向局部磁滞回环，确定仿真模型的剩磁的方向，并得到正向局部磁滞回环的面积A1；对不同剩磁情况下的正向局部磁滞回环的面积进行数据拟合，得到剩磁B
r
与正向局部磁滞回环的关系式，B
r
＝f(A1)；第四步，对待测变压器铁芯施加两个不同方向的短时小直流激励，获得该激励下的局部磁滞回环，根据磁滞回环形状特征判断出铁芯剩磁方向，再根据剩磁B
r
与正向局部磁滞回环的关系式，获得该待测变压器铁芯的剩磁值。2.根据权利要求1所述的基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法，其特征在于，所述短时小直流激励指，在激励施加时，必须确保铁芯初始剩磁的变化率在5％以内。3.根据权利要求1所述的基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法，其特征在于，所述预设剩磁的取值范围为铁磁材料饱和磁通密度的0.2至0.7倍。4.根据权利要求1所述的基于局部磁滞回环的电力变压器铁芯剩磁检测方法，其特征在于，待测变压器铁芯为方形铁芯，铁芯的尺寸为：铁芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：火彩玲，杨一鸣，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：