一种变压器剩磁检测及消磁的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力设备技术领域，具体地涉及一种变压器剩磁检测及消磁的方法及 其装置。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的快速发展，电力系统规模不断扩大，对电力设备的安全可靠性提 出了更高的要求。电力变压器作为整个电网的"心脏"，是电力系统中安全稳定运行的关键 设备。
[0003] 在现场变压器交接、大修及故障后都会测量直流电阻，而大容量变压器绕组直流 电阻测试时，由于变压器的容量和电感值大、等效电阻小使其时间常数变大，因此直流电阻 试验过程需要很长的时间。电力变压器铁芯使用的硅钢片磁感应强度B并非与磁场强度H 一一对应，而与所经历的磁状态有关。变压器磁路中的磁通是恒定的，为了缩短测试时间需 强制通入很大的稳定的直流电流，这使得硅钢片产生顺磁场效应，在变压器中产生剩磁。
[0004] 长期以来，变压器铁芯剩磁对变压器正常运行及保护有巨大的影响，常出现励磁 涌流现象造成继电保护误动作，从而导致投切过程中跳闸现象；此外磁饱和会使励磁电流 中出现大量谐波，谐波的产生会对电网电能质量造成严重的污染，使变压器无功损耗增加、 寿命缩短。
[0005] 综上所述，剩磁已成为变压器不稳定运行的潜在因数，而变压器剩磁一旦产生，不 会自动消失，它将在正常情况下长期存在，所以我们应设法对变压器的剩磁进行检测与消 除。现阶段，在国内外还没有成熟可靠的方法对变压器铁芯剩磁进行精确检测。目前国内 外使用的方法主要有交流消磁法和直流消磁法，在现场试验中交流消磁法由于采用的是交 流电源设备，设备笨重不便于运输，且交流消磁法无法准确判断消磁的最终结果。而直流消 磁法很难最优化的控制正反向直流衰减档位的时间及消磁程序，导致不能彻底消磁。这两 种方法都是大概判断消磁的最终结果，而没从剩磁检测角度来考虑剩磁的大小，从而无法 准确断定变压器消磁的最终结果，因此有必要设计一种能精确检测剩磁的最终大小且便于 现场运输的消磁装置，即剩磁检测和低频消磁一体装置。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种变压器剩磁检测及消磁的方法及 其装置，本发明即能准确判断消磁最终结果，并达到彻底消磁的目的，又能满足试验现场空 间条件和通道对设备体积和电源容量不宜过大的要求。
[0007] 本发明的发明目的主要通过以下技术方案实现： 一种变压器剩磁检测及消磁的方法，包括以下步骤： 步骤1 :通过数据采集模块采集试验变压器的剩余磁通含量，并将试验变压器的剩余 磁通含量输入智能分析系统； 步骤2 :通过人机交互界面读取试验变压器的剩余磁通含量，根据试验变压器的剩余 磁通含量输入控制指令； 步骤3 :通过控制采集模块采集人机交互界面输出的控制指令，并将控制指令转换为 电信号输入变频调压单元； 步骤4 :变频调压单元输出试验变压器消磁所需低频电压，对试验变压器消磁； 步骤5 :重复所述步骤1~4,直至人机交互界面读取到由采集模块采集的试验变压器 剩余磁通含量为零时，向人机交互界面输入结束消磁控制指令，消磁过程结束。
[0008] 剩磁的消除与频率关系不大，而与磁感应强度B密切相关。现场试验中硅钢片剩 磁一般在0. 75-1. 4T之间，而正常运行时变压器磁感应强度队在I. 7T左右，当变压器运行 时的磁感应强度大于剩余磁通含量时去磁效果明显，但这需要在工频下达到额定电压。根 据励磁电流公式I=U/WL可知，当频率f越小W就越小，达到消磁试验所需的励磁电流时电 压就越小，所需的电源容量亦越小，因此降低频率可利用小电源容量消磁设备得到与高频 同样的消磁效果。
[0009] 本发明通过智通分析系统准确分析和判定试验变压器的剩余磁通含量，操作人员 根据人机交互界面读取的剩余磁通含量输入控制指令，控制变频调压单元向试验变压器的 初级绕组输出消磁所需要的低频交流电压，从而完成对试验变压器的彻底消磁。因此本发 明即能准确判断消磁最终结果，并达到彻底消磁的目的，又能满足试验现场空间条件和通 道对设备体积和电源容量不宜过大的要求。
[0010] 进一步的，所述数据采集模块采集试验变压器的剩余磁通含量，包括试验变压器 初级绕组电流的二次谐波含量及波形偏移量。变压器剩磁的存在会使其磁通曲线发生偏 移，从而影响励磁电流产生二次谐波，二次谐波含量使励磁电流的正半周期变成尖顶波，正 负半周期电流波形不在对称，且剩磁含量越大，励磁电流畸变越严重，因此从二次谐波含量 和波形偏移量可以准确判断变压器剩磁含量，并据此输入控制指令，控制变频调压单元的 输出电压和频率，从而实现变压器彻底消磁。
[0011] 进一步的，上述步骤1中所述智通分析系统根据试验变压器的剩余磁通含量建立 实时参数数据库，定义的参数变量经智能分析系统分析与判定后，向人机交互界面提供包 括消磁次数、消磁进度数据量以及剩余磁通含量等的实时动态数据。操作人员在人机交互 界面可直观、准确得知试验变压器的消磁次数、消磁进度数据量以及剩余磁通含量等实时 动态参数，并据此输入相应的控制指令进行消磁，从而方便、准确的实现对试验变压器消磁 的目的。
[0012] 进一步的，通过电压电流检测通道和频率检测通道检测所述步骤4中变频调压单 元输出的低频交流电压，并根据检测结果调整变频调压单元输出的交流电压为试验变压器 消磁所需低频交流电压。根据检测通道的反馈信号，调整变频调压单元输出的低频交流电 压，从而提高消磁过程的准确性以及消磁效率。
[0013] -种变压器剩磁检测及消磁装置，包括交流电源模块、电源转换模块、直流电源模 块、控制采集模块、变频调压单元、人机交互单元、数据采集模块、智能分析系统及试验变压 器；所述交流电源模块通过电源转换模块为所述直流电源模块、变频调压单元、人机交互单 元及智能分析系统供电，所述直流电源模块为所述控制采集模块和数据采集单元供电，人 机交互单元输出端与控制采集模块输入端连接，控制采集模块输出端与变频调压单元输入 端连接，变频调压单元输出端与试验变压器的初级绕组输入端连接，数据采集模块输入端 与试验变压器初级绕组输出端连接，数据采集模块输出端与智能分析系统输入端连接，智 能分析系统输出端与人机交互单元输入端连接。
[0014] 在进行变压器剩磁检测与消磁试验时，试验变压器的剩余磁通含量经数据采集模 块传入智能分析系统，操作人员可在人机交互单元读取来自智通分析系统的试验变压器剩 余磁通含量，并根据此剩余磁通含量在人机交互单元输入控制指令，该控制指令在一定范 围内连续可调，控制指令经控制采集模块转换为电信号并传入变频调压单元，控制变频调 压单元输出消磁所需低频电压，从而对试验变压器进行消磁。在试验过程中，智能分析系统 不断通过数据采集模块采集试验变压器的剩磁余量，并将分析结果传送至人机交互界面， 操作人员通过人机交互界面读取剩磁余量，并判断消磁是否完成，待消磁余量达至目标值 时，输入结束消磁控制指令，消磁试验完毕。
[0015] 本发明通过控制变频调压单元输出交流低频进行消磁，缩小了消磁试难设备的体 积和电源容量，并通过智能分析系统和人机界面实时检测试验变压器的剩磁余量，从而能 够精确判断试验变压器的剩磁余量，并最终实现变压器彻底消磁的目的。
[0016] 进一步的，所述变频调压单元包括主电路和控制电路，所述主电路包括电力调压 器和电力调频器，所述控制电路包括电压电流检测通道和频率检测通道。通过主电路为电 力调频器提供电源电压，控制电路接收控制采集模块传递的控制指令、并根据控制指令控 制变频调压单元的输出电压和频率，使满足现场试验所需的低频交流需求，保障使用体积 较小、电源容量较小的消磁装置能很好的进行消磁试验。
[0017] 进一步的，所述电压电流检测