[发明专利]一种基于频率响应的变压器剩磁检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于频率响应的变压器剩磁检测方法及系统，解决了变压器剩磁检测设备要求高、检测环境要求高，检测结果准确度不高，通用性差的问题。本发明方法采用交流电源输出小信号电压，电压信号为幅值固定，频率随时间变化的扫频信号。扫频信号由被测变压器的高压绕组输入，在低压绕组测量响应信号，通过计算即可得到变压器的传递函数，进而得到其在扫频正弦信号下的幅频响应特性。当变压器铁心存在剩磁，在一定的频率范围内，幅频响应曲线会发生明显的变化，通过与无剩磁状态下的基准幅频响应曲线比较，通过曲线的比较，即可直观的判断出变压器铁心是否存在剩磁。

技术领域

本发明涉及电力设备检测技术领域，尤其涉及一种基于频率响应的变压器剩磁检测方法及系统。

背景技术

剩磁：铁磁材料被极化后，在去掉外磁场后，磁畴的排列不会恢复到原始状态，初始随机排列不存在，铁磁材料对外依旧会显示出磁性，这种B的变化滞后于H的变化的现象称为铁磁材料的磁滞特性。当H减小到零时，对应的磁感应强度称为剩余磁感应强度，简称剩磁，用B_r表示。剩磁的国际单位为T(特斯拉)，电磁单位为Gs(高斯)，换算关系为1T＝10000Gs。

磁滞回线：对于铁磁材料，磁感应强度于磁场强度的关系可用曲线表示，磁感应强度的变化滞后于磁场强度，当磁化磁场周期性变化时，磁感应强度于磁场强度的关系是一条闭合曲线，称为磁滞回线，磁滞回线说明，铁磁材料的磁化过程是不可逆的。

变压器的铁芯由冷轧硅钢片叠装而成，硅钢片是一种磁导率较高，矫顽力较小的铁磁材料。在对变压器进行直流绕组测试等试验后，由于铁心铁磁材料的磁滞效应，在变压器的铁心中会存在一定的剩磁。当变压器投入运行时，铁心剩磁会加速变压器的饱和，产生一个数值达正常稳态运行电流几倍甚至几十倍的励磁涌流，使变压器纵差动保护误动作，导致变压器不能正常投运。此外，励磁涌流也会对电气设备造成极大的危害，威胁电网的安全稳定运行。剩磁使铁心半周饱和，产生大量的偶次谐波，影响电网的电能质量，增加变压器的无功损耗。剩磁还会使变压器的震动声音变大，对变压器的结构产生危害，缩短变压器的大修周期。

基于上述变压器剩磁导致的危害，在变压器试验后或投运前进行剩磁检测有必要进行铁心剩磁的检测与消除。

随着电力系统的发展，输电等级越来越高，对电力系统的安全稳定运行也有了更高的要求。大量的高压大容量变压器投入运行，变压器铁心的剩磁检测与去磁技术被国家电网公司重点关注，以确保电网的安全稳定运行，实现三型两网。世界一流的战略目标。

目前，变压器铁心的剩磁检测主要有下述几种方法：(1)空载电流法，比较消磁前后空载电流的大小。(2)根据励磁电流的波形判断，励磁电流波形上下对称，无偶次谐波分量。(3)在电压上升和下降过程中，同一电压下的励磁电流相同。(4)根据空载合闸后的电流波形，寻找铁心饱和时刻，对剩磁进行估算。其中，方法(1)比较消磁前后空载电流大小的方法，当变压器铁心存在剩磁时，在消磁后对进行与消磁前同一电压等级的空载试验，若空载电流变小，说明消磁过程对变压器进行了去磁，但此时并不能说明，变压器是否还存在剩磁。当变压器铁心不存在剩磁时，在消磁后，空载电流有可能变大，失去了剩磁检测的意义。而方法(2)与方法(3)都是在较高的交流电压下才能体现剩磁检测的作用，当电压低于额定电压的1％时，是否存在剩磁不能从励磁电流的波形看出。另外，通过电压的上升及下降来检测剩磁这一方法，不具有可重复性。

综上所述，以上几种变压器铁心剩磁检测方法对环境、设备等客观因素要求不尽相同，或是只能在特定的环境下进行，通用性较差。

发明内容

为了解决变压器剩磁检测设备要求高、检测环境要求高，检测结果准确度不高，通用性差的问题，本发明提供了一种基于变压器频率响应的变压器剩磁检测方法及系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于频率响应的变压器剩磁检测方法，该方法包括以下步骤：