[发明专利]一种基于时间常数的大型电力变压器铁芯剩磁的测量方法

权利要求书

1.一种基于时间常数的变压器铁芯剩磁预测方法，该方法的步骤是：

第一步，在有限元软件中，建立待测变压器铁芯仿真模型；

第二步，确定仿真模型剩磁方向：

在待测变压器铁芯仿真模型的预设剩磁绕组侧加载电流激励，同时在待测变压器铁芯仿真模型的测量线圈中分别加载大小相同且方向不同的暂态直流电压激励，得到流过暂态电路中相应的暂态电流波形，暂态电流波形的变化率能够通过相应的时间常数反映出来，通过对当前剩磁情况下的两个方向的时间常数进行分析，确定当前待测变压器铁芯仿真模型的正方向，即对应暂态电流波形的时间常数较小的方向为待测变压器铁芯仿真模型的剩磁的正方向，该方向的时间常数记为正向时间常数；

第三步，确定待测变压器铁芯剩磁与正向时间常数的关系：

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，根据第二步所确定的仿真模型的剩磁的正方向，在待测变压器铁芯仿真模型的测量线圈中加载正方向的暂态直流电压激励，获得不同剩磁情况下的正向时间常数；

对不同剩磁情况下的正向时间常数进行数据拟合，得到剩磁B_r与正向时间常数τ之间的关系式，为B_r＝aτ+b，其中a和b分别为常数系数值，根据不同的变压器铁芯的结构得到的系数值不同；

第四步，对待测变压器铁芯施加正向暂态直流电压激励，获得该激励下的正时间常数，再根据第三步中的关系式，获得该待测变压器铁芯的剩磁值。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，第二步和第四步中施加的暂态直流电压激励均为小激励信号，该激励信号必须使得铁芯中剩磁的变化率控制在10％以内。

3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，该方法应用于具有封闭磁路的变压器铁芯中。

4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，第二步和第三步中预设剩磁的取值范围为铁磁材料饱和磁密的20％-80％，在这个范围内对待测变压器铁芯仿真模型的剩磁进行预设。

5.根据权利要求1所述的预测方法，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。

6.一种基于时间常数的变压器铁芯剩磁预测的实验平台，对待测变压器铁芯中的剩磁进行测量，其特征在于，该实验平台需要的测量仪器包括信号发生器、功率放大器、磁通计、示波器和电流探头、前置放大器以及PC电脑端的控制；采用信号发生器给待测变压器铁芯加载两个不同方向的暂态直流电压激励，并通过功率放大器进行放大，加载在铁芯测量绕组的两侧；通过磁通计跟踪并记录暂态过程中，铁芯中磁通的变化情况；测量得到的暂态电流信号，通过电流传感器进行信号采集，并通过前置功率放大器进行信号放大，显示在数字示波器中；具体实验过程：

(1)进行待测变压器铁芯剩磁预设，通过给预设剩磁绕组加载不同大小的暂态直流电压激励值，再结合磁通计对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：在待测变压器铁芯的测量绕组分别施加两个不同方向的小电压激励信号，根据电流传感器检测到暂态过程中的暂态电流信号，并且显示在数字示波器中；分析两个方向电流波形的时间常数值，确定时间时间常数值较小的为待测变压器铁芯中的剩磁的正方向，该方向的时间常数为正向时间常数；

(3)计算待测变压器铁芯的剩磁大小：给定待测变压器铁芯的测量绕组正向暂态直流电压激励，获取该激励下的正时间常数，利用剩磁与时间常数的关系式，B_r＝aτ+b，计算出铁芯中的剩磁值，a和b为常数系数值。