基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置的制作方法

本技术属于发电、变电或配电领域，涉及基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置。

背景技术：

1、电力变压器在运行过程中，其内部会产生稳态磁通。当变压器断电切除时，由于回路磁通守恒，稳态磁通不会立即消失，而会保留一个与最末时刻稳态磁通大小相等、极性相同的剩磁。另一方面，由于铁磁材料固有的磁滞现象，在对电力变压器进行电压比、直流电阻测量等操作后同样会在铁芯中残留剩磁。

2、在变压器运行时，变压器的铁芯中的剩磁使铁芯在励磁电流中产生大量的谐波形成励磁涌流，励磁涌流会增加变压器的无功消耗，同时也可能引起继电保护器的误触发、甚至损坏；另外，铁芯的高度饱和使漏磁增加，引起金属结构件和油箱过热，局部过热将使得绝缘纸老化并促使变压器油分解，影响变压器的寿命；因此为了保证绕组的运行安全以及电力系统的稳定运行，需要重视变压器剩磁所带来的影响，目前，对于变压器铁芯剩磁，在消磁方面的技术日益成熟，现有的消磁技术是通过施加方向交替变换、幅值逐步递减的阶梯波抵消变压器铁芯内部剩磁。

3、由于方向交替变换、幅值逐步递减的阶梯波是外部控制产生的，不同电压等级及铁芯磁性材料的变压器阶梯波的方向变化频率存在很大差异，因此现有技术的消磁装置消磁不彻底，需要多次消磁后才能达到预期效果，存在消磁时间过长的问题，为了解决了现有消磁装置技术的不足，消磁时间长、效果差的缺点，本实用新型提供了一种基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，具有剩磁监测和消磁两种模式，消磁装置内部计算机通过测量精确计算变压器剩余磁通，根据剩余磁通自动调整消磁所需能量，通过储能电容器对变压器绕组进行放电，放电能量在变压器绕组和储能电容器之间达到自由振荡，以此来达到最佳的消磁效果，解决了现有技术的不足，提升了消磁效果，一次消磁不彻底的问题。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题总的来说是提供一种基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，具有操作简单、消磁速度快、消磁效果好等优点。

2、为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

3、本实用新型包括计算机控制单元、装置电源、智能高压调压单元、剩磁数据采集单元、储能电容器、对冲方向控制器、消磁数据采集单元及输出控制单元；

4、计算机控制单元为整个装置的核心cpu，其电源输入连接装置电源，控制输出连接智能高压调压单元、剩磁数据采集单元、储能电容器、对冲方向控制器、消磁数据采集单元及输出控制单元；

5、装置电源为大功率高可靠性开关电源，输出连接计算机控制单元电源输入和智能高压调压单元电源输入；

6、智能高压调压单元输出连接剩磁数据采集单元输入连接储能电容器的输入；

7、剩磁数据采集单元输出连接输出控制单元输入；

8、储能电容器输入连接智能高压调压单元，输出连接对冲方向控制器和计算机控制单元，对冲方向控制器输入连接计算机控制单元和储能电容器，输出连接消磁数据采集单元；消磁数据采集单元输出连接输出控制单元输入；输出控制单元输入连接剩磁数据采集单元、消磁数据采集单元和计算机控制单元，输出连接消磁变压器绕组。

9、计算机控制单元由嵌入式工业计算机、12.1寸高亮户外液晶屏、usb接口、网络接口组成，具有良好的人机交互功能，为整个消磁装置的控制核心；能够通过剩磁数据采集单元采集的数据计算变压器内部剩磁，并根据剩磁和变压器参数计算消磁所需能量，完成自动消磁功能，并绘制消磁磁滞回线

10、智能高压调压单元电压输出范围为0～2000v,频率范围为10hz-100hz，智能高压调压单元由高精度dac、功率放大器及升压变压器组成，计算机控制单元控制高精度dac输出频率幅值可调正弦波信号，经过功率放大器输出至升压变压器，产生高压交流电源；在剩磁测量模式下输出高压交流电源测量变压器剩磁，在变压器消磁模式下为储能电容器进行能量预充。

11、对冲方向控制器可以采用继电器或igbt电子开关实现；逻辑控制单元根据消磁电压电流输出自动调节导通方向，实现变压器绕组与储能电容器产生自由振荡。

12、储能电容器为高压整流桥、大容量高压电容器及电容电压测量单元组成，智能高压调压单元产生的高压交流电源经过高压整流桥整流后输入到容量高压电容器内部，同时电容电压测量单元监测电容电压，通过电容器的电容值计算电容器内部能量。

13、剩磁数据采集单元为高精度交流电压电流监测单元，由高压隔离芯片及高精度交流电源测量芯片组成，由计算机控制单元控制采集剩磁测量电压及电流数据。

14、剩磁数据采集单元为高精度交直流电压电流监测单元，由高压隔离芯片及高精度电压测量芯片组成，由计算机控制单元控制采集消磁输出电压及电流数据。

15、在剩磁测量模式下，计算机控制单元控制智能高压调压单元输出可变电压频率的高压交流电源，通过剩磁数据采集单元后经过输出控制单元输出至变压器绕组；计算机控制单元根据剩磁数据采集单元采集变压器绕组在不同电压和频率下的电压和电流关系，计算变压器铁芯内部的剩余磁通，计算完成后关闭智能高压调压单元和输出控制单元的输出，完成变压器剩磁测量；

16、在消磁模式下，计算机控制单元根据变压器电压等级、容量及剩磁测量结果自动计算得出消磁所需能量，控制智能高压调压单元输出高压电源为储能电容器进行能量预充，能量预充过程中计算机控制单元监测储能电容器内的能量，达到预设能量后计算机控制单元控制智能高压调压单元停止输出，同时控制输出控制单元消磁输出，储能电容器内部能量经过对冲方向控制器和消磁数据采集单元后消磁输出，计算机控制单元根据变压器内部剩磁方向预设对冲方向控制器输出初始消磁方向，对冲方向控制器通过输出电压与电流关系自动改变能量输入输出方向，实现对冲能量在变压器绕组和储能电容器内部自由振荡，消除变压器内部剩余磁通，计算机控制单元通过消磁数据采集单元采集的消磁电压电流数据，绘制消磁能量曲线并计算变压器铁芯内部的磁通变化，绘制变压器消磁的磁滞回线，以此判断消磁是否成功。

17、与现有技术相比，本实用新型具有操作简单、消磁速度快、消磁效果好等优点。本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

技术特征：

1.一种基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于：包括计算机控制单元(1)、装置电源(2)、智能高压调压单元(3)、剩磁数据采集单元(4)、储能电容器(5)、对冲方向控制器(6)、消磁数据采集单元(7)及输出控制单元(8)；

2.根据权利要求1所述的基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于：智能高压调压单元(3)的电压输出范围为0～2000v,频率范围为10hz-100hz。

3.根据权利要求1所述的基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于，智能高压调压单元(3)包括电连接的高精度dac、功率放大器及升压变压器；

4.根据权利要求1所述的基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于，对冲方向控制器(6)采用继电器或igbt电子开关；继电器或igbt电子开关电连接有逻辑控制单元，逻辑控制单元根据消磁电压电流输出自动调节导通方向，实现变压器绕组与储能电容器(5)产生自由振荡。

5.根据权利要求1所述的基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于，储能电容器(5)包括电连接的高压整流桥、高压电容器及电容电压测量单元，智能高压调压单元(3)产生的高压交流电源经过高压整流桥整流后电连接有高压电容器，同时，电容电压测量单元监测电容电压，通过电容器的电容值计算电容器能量。

6.根据权利要求1所述的基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于，剩磁数据采集单元(4)采用交流电压电流监测单元，包括电连接的高压隔离芯片及交流电源测量芯片，由计算机控制单元(1)控制采集剩磁测量电压及电流数据。

7.根据权利要求1所述的基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于，消磁数据采集单元(7)为交直流电压电流监测单元，包括高压隔离芯片及高精度电压测量芯片，由计算机控制单元(1)控制采集消磁输出电压及电流数据。

8.根据权利要求1所述的基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其特征在于：在剩磁测量模式下，计算机控制单元(1)控制智能高压调压单元(3)输出可变电压频率的高压交流电源，高压交流电源通过剩磁数据采集单元(4)后经过输出控制单元(8)输出至变压器绕组；

技术总结
本技术涉及基于能量对冲振荡衰减方式的剩磁消除装置，其包括计算机控制单元、装置电源、智能高压调压单元、剩磁数据采集单元、储能电容器、对冲方向控制器、消磁数据采集单元及输出控制单元；计算机控制单元为整个装置的核心CPU，其电源输入连接装置电源，控制输出连接智能高压调压单元、剩磁数据采集单元、储能电容器、对冲方向控制器、消磁数据采集单元及输出控制单元。本技术设计合理、结构紧凑且使用方便。

技术研发人员：王海波,何平,魏立波,刘建平,金春雷,郝春霞
受保护的技术使用者：保定天威新域科技发展有限公司
技术研发日：20230830
技术公布日：2024/2/21