技术领域本发明涉及电力变压器电磁测量技术领域，具体涉及一种测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置及方法。
背景技术：
传统的测量变压器铁心BH曲线时采用的的是等效磁路方法，该方法是使用公式HL＝Ni(L是变压器铁心等效磁路长度，N是激磁线圈的匝数，i是激励电流)通过测量激励电流，得到H曲线。这种方法中的等效磁路长度L一般取几何平均长度或者使用双铁心模型法来确定。但是，首先磁场强度H在沿磁路方向并不是均匀分布的，而且在拐角搭接处的磁场分布更复杂不能简单的采用几何平均法。双铁心模型法考虑到了拐角搭接处的磁场，但是在铁轭处的磁场也不是均匀分布的，而且需要两个模型，操作较复杂。并且，铁心在不同激励下和不同搭接方式下等效磁路长度是不同的。所以，传统等效磁路方法测量变压器铁心BH曲线是不精确的。并且传统的等效磁路测量方法只能得到总损耗，无法得到铁心的局部损耗。根据现有相关文献，对变压器铁心的测量都是采用的传统等效磁路法，测量装置是仅用激励线圈和测量线圈缠绕在铁心四个臂上，然后使用夹具固定，这种装置只能采用等效磁路法测量BH曲线，只能测量总损耗，并不能测量局部的损耗，此外，原有装置将线圈直接缠绕在铁心上，测量新铁心时需要重新缠绕线圈，使用不方便。
技术实现要素：
与现有技术相比，本发明拟解决的技术问题是，提供一种测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置及方法。该装置在原有测量装置上添加局部B测量线圈和H测量线圈，使用信号采集器直接采集磁场密度B和磁场强度H的测量信号，不用考虑等效磁路长度就可计算得到铁心的BH曲线，测量得到的局部B和H经过计算即可得到该局部区域的损耗，并在传统装置上添加树脂材料支架，方便更换不同材料和结构的铁心。该方法不需要计算等效磁路长度，可以相对精确地测量变压器铁心在不同激励下和不同搭接方式下的BH曲线和局部损耗。本发明解决所述方法技术问题采用的技术方案是，提供一种测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置，包括可拆卸木质夹具及激励线圈和测量线圈，铁心为四条直臂构成的矩形，其特征在于该装置还包括若干数量的局部B测量线圈及H测量线圈，在相邻的两条铁心直臂上贴有所述的H测量线圈，在铁心上，对应贴有H测量线圈的位置处，缠绕局部B测量线圈；然后，激励线圈和测量线圈并排绕制在整个铁心上，绕制好各线圈的铁心通过可拆卸木质夹具夹住固定；所述局部B测量线圈采用线径为0.1-0.3mm的漆包线，紧密绕制10-25匝；H测量线圈采用双层结构，用线径为0.03-0.06mm的自粘漆包线绕制在环氧树脂基板上制成。一种测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的方法，使用上述装置，包括以下步骤：①测量铁心BH曲线选取一组局部B测量线圈和H测量线圈，分别连接信号采集器，激励线圈接电源，信号采集器直接采集一组局部B测量线圈和H测量线圈的感应电压信号，通过对该感应电压信号按照式(3)和式(4)进行积分计算，得到铁心中的B曲线和H曲线，即可绘制出对应的铁心BH曲线；H=1μ0NHSH∫UHdt---(3)]]>B=1NBSB∫UBdt---(4)]]>其中，μ0是真空磁导率值为4π×10-7(H/m)，NH是H测量线圈的匝数，NB是局部B测量线圈的匝数，SH是H测量线圈的截面积，SB是铁心的截面积；②测量局部损耗将铁心相邻的两条直臂按照H测量线圈所在位置进行区域划分，得到若干直臂小区域和拐角区域，并对直臂小区域进行编号，对直臂小区域采用局部均匀化方法计算磁场强度H，测量得到直臂小区域中心的BH曲线，根据波印廷定理，计算得到铁心在直臂小区域的比总损耗为：Ps=1Tρm∫0THdB---(5)]]>其中Ps是铁心的比总损耗，磁性材料测量需要得到的材料属性；ρm是铁心的密度，T是一个周期的时间，H和B是对应区域的磁场强度和磁场密度；A.计算直臂小区域局部损耗铁心直臂小区域的损耗为：PN=SNLNρmPSN---(6)]]>其中N是铁心直臂小区域的编号，PN是铁心直臂小区域的损耗，S是铁心直臂小区域的有效截面积，PSN是第N个小区域的比总损耗，由式(5)计算得到，LN是第N个小区域的长度；B.计算总损耗通过功率分析仪测量激励电流I1和测量电压U2，按照式(7)得到总损耗P，P＝I1U2(7)；C.计算拐角区域损耗缠绕局部B测量线圈的相邻两条直臂和另外两条直臂上的磁通是对称的，四个拐角的磁通分布是相同的，可根据式(8)求得单个拐角区域损耗：PC=P-2(P1+P2+...+PN)4---(8)]]>其中PC是单个拐角处的拐角区域损耗，P1+P2+…+PN是两条直臂小区域上局部损耗的总和。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明装置在传统测量装置上添加局部B测量线圈和H测量线圈，不用考虑等效磁路长度的影响，可以更直接的获得铁心在不同激励和搭接结构下的BH曲线，比传统的等效磁路法更直接、更精确。而且本发明在传统测量装置上添加绝缘支架，方便更换不同材料和结构的铁心，不需要重新缠绕线圈。并且传统的测量装置和方法不能够测量铁心的局部损耗，本发明装置及方法可以方便地测量铁心的局部损耗。附图说明图1是本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置一种实施例的立体结构示意图。图2是本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置一种实施例的H测量线圈和局部B测量线圈缠绕在铁心上的结构示意图。图3是本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置一种实施例的H测量线圈6的结构示意图。图4是本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置未安装可拆卸木质夹具的横截面结构示意图。图5是本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置测量局部损耗的原理图。图中：1-可拆卸木质夹具、2-激励线圈和测量线圈、3-支架、4-铁心、5-局部B测量线圈、6-H测量线圈。具体实施方式以下结合实施例及附图对本发明的原理和特征进行描述，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置(简称装置，参见图1-4)包括可拆卸木质夹具1及激励线圈和测量线圈2，铁心为四条直臂构成的矩形，其特征在于该装置还包括若干数量的局部B测量线圈5及H测量线圈6，在相邻的两条铁心直臂上贴有所述的H测量线圈6，在铁心4上，对应贴有H测量线圈的位置处，缠绕局部B测量线圈5(参见图2)；然后，激励线圈和测量线圈2并排绕制在整个铁心4上，绕制好各线圈的铁心4通过可拆卸木质夹具1夹住固定；所述局部B测量线圈5采用线径为0.1-0.3mm的漆包线，紧密绕制10-25匝；H测量线圈6(参见图3)采用双层结构，用线径为0.03-0.06mm的自粘漆包线绕制在环氧树脂基板上制成。本发明的进一步特征在于所述装置还包括支架3，所述支架3由绝缘材料制成，横截面为矩形，支架的形状尺寸与铁心4的形状尺寸相匹配，贴有H测量线圈6的铁心4插入支架3内，激励线圈和测量线圈2并排均匀绕制在支架3的外表面上(参见图4)，局部B测量线圈5绕制在支架上并位于激励线圈和测量线圈2的内部。本发明的进一步特征在于铁心的四条直臂上均贴有H测量线圈6。本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置测量时，按照上述的连接关系连接装置，然后将激励线圈连接激励电源，功率分析仪接激励线圈和测量线圈，信号采集器连接H测量线圈6和局部B测量线圈5。因为本发明装置在铁心的相邻两条直臂均装有H测量线圈6和局部B测量线圈5，所以对步进搭接结构、U型搭接结构、L型搭接结构等对称结构都适用。非对称结构可在四条直臂上都添加测量线圈，本装置采用的两条相邻直臂上添加测量线圈已适用大部分搭接结构。本发明测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的方法，使用上述装置，包括以下步骤：①测量铁心BH曲线选取一组局部B测量线圈5和H测量线圈6，分别连接信号采集器，激励线圈接电源，信号采集器直接采集一组局部B测量线圈和H测量线圈的感应电压信号，通过对该感应电压信号按照式(3)和式(4)进行积分计算，得到铁心中的B曲线和H曲线，即可绘制出对应的铁心BH曲线；H=1μ0NHSH∫UHdt---(3)]]>B=1NBSB∫UBdt---(4)]]>其中，μ0是真空磁导率值为4π×10-7(H/m)，NH是H测量线圈的匝数，NB是局部B测量线圈的匝数，SH是H测量线圈的截面积，SB是铁心的截面积；②测量局部损耗将铁心相邻的两条直臂按照H测量线圈所在位置进行区域划分，得到若干直臂小区域和拐角区域，并对直臂小区域进行编号，对直臂小区域采用局部均匀化方法计算磁场强度H，测量得到直臂小区域中心的BH曲线，根据波印廷定理，计算得到铁心在直臂小区域的比总损耗为：Ps=1Tρm∫0THdB---(5)]]>其中Ps是铁心的比总损耗，磁性材料测量需要得到的材料属性；ρm是铁心的密度，T是一个周期的时间，H和B是对应区域的磁场强度和磁场密度；A.计算直臂小区域局部损耗铁心直臂小区域的损耗为：PN=SNLNρmPSN---(6)]]>其中N是铁心直臂小区域的编号，PN是铁心直臂小区域的损耗，S是铁心直臂小区域的有效截面积，PSN是第N个小区域的比总损耗，由式(5)计算得到，LN是第N个小区域的长度；B.计算总损耗通过功率分析仪测量激励电流I1和测量电压U2，按照式(7)得到总损耗P，P＝I1U2(7)；C.计算拐角区域损耗缠绕局部B测量线圈的相邻两条直臂和另外两条直臂上的磁通是对称的，四个拐角的磁通分布是相同的，可根据式(8)求得单个拐角区域损耗：PC=P-2(P1+P2+...+PN)4---(8)]]>其中PC是单个拐角处的拐角区域损耗，P1+P2+…+PN是两条直臂小区域上局部损耗的总和。实施例1本实施例测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的装置包括可拆卸木质夹具1、激励线圈和测量线圈2、支架3、若干数量的局部B测量线圈5及H测量线圈6，铁心为四条直臂构成的矩形，在相邻的两条铁心直臂上贴有所述的H测量线圈6，所述支架3由绝缘材料制成，横截面为矩形，支架的形状尺寸与铁心4的形状尺寸相匹配，贴有H测量线圈6的铁心4插入支架3内，激励线圈和测量线圈2并排均匀绕制在支架3的外表面上，局部B测量线圈5绕制在支架上并位于激励线圈和测量线圈2的内部，对应H测量线圈6的位置，绕制好各线圈的铁心4和支架通过可拆卸木质夹具1夹住固定。所述局部B测量线圈5采用线径为0.2mm的漆包线，紧密绕制10匝，可根据所需调整局部B测量线圈的位置和匝数；H测量线圈6采用双层结构，用线径为0.05mm的自粘漆包线绕制在1mm环氧树脂基板上制成，每层200匝，共400匝，上下两层往返交叉可以消除线间谐波干扰，提高测量精度。所述支架2的内部宽度为102mm，高度为22mm，厚度为2mm。本实施例测量变压器铁心BH曲线和局部损耗的方法，使用上述装置，包括以下步骤：①测量铁心BH曲线选取一组局部B测量线圈5和H测量线圈6，分别连接信号采集器，激励线圈接电源，信号采集器直接采集一组局部B测量线圈和H测量线圈的感应电压信号，根据法拉第电磁感应定律，H测量线圈和局部B测量线圈在磁场中的感应电动势UH和UB分别表示为：UH=-μ0NHSHdHdt---(1)]]>UB=-NBSBdBdt---(2)]]>其中μ0是真空磁导率值为4π×10-7(H/m)，NH是H线圈的匝数，NB是B线圈的匝数，SH是H线圈的截面积，SB是铁心的截面积。然后按照式(3)和式(4)进行积分计算，得到铁心中的B曲线和H曲线，即可绘制出对应的铁心BH曲线；H=1μ0NHSH∫UHdt---(3)]]>B=1NBSB∫UBdt---(4)]]>其中，μ0是真空磁导率值为4π×10-7(H/m)，NH是H测量线圈的匝数，NB是局部B测量线圈的匝数，SH是H测量线圈的截面积，SB是铁心的截面积；②测量局部损耗将铁心相邻的两条直臂按照H测量线圈所在位置进行区域划分，如图4所示，根据H测量线圈和局部B测量线圈的位置将铁心两条臂分成十个区域。得到八个直臂小区域和两个拐角区域，并对直臂小区域进行编号，对直臂小区域采用局部均匀化方法计算磁场强度H，测量得到直臂小区域中心的BH曲线，因为在模型中铁心臂的主磁通是单方向的，所以根据波印廷定理，计算得到铁心在直臂小区域的比总损耗为：Ps=1Tρm∫0THdB---(5)]]>其中Ps是铁心的比总损耗，磁性材料测量需要得到的材料属性；ρm是铁心的密度，T是一个周期的时间，H和B是对应区域的磁场强度和磁场密度；A.计算直臂小区域局部损耗铁心直臂小区域的损耗为：PN=SNLNρmPSN---(6)]]>其中N是铁心直臂小区域的编号，PN是铁心直臂小区域的损耗，S是铁心直臂小区域的有效截面积，PSN是第N个小区域的比总损耗，由式(5)计算得到，LN是第N个小区域的长度；B.计算总损耗通过功率分析仪测量激励电流I1和测量电压U2，按照式(7)得到总损耗P，P＝I1U2(7)；C.计算拐角区域损耗因为铁心拐角处的磁通不是单方向的，而是旋转磁通并且分布不均匀，计算比较复杂，所以用总损耗减直臂上的损耗求得。缠绕局部B测量线圈的相邻两条直臂和另外两条直臂上的磁通是对称的，四个拐角的磁通分布是相同的，可根据式(8)求得单个拐角区域损耗：PC=P-2(P1+P2+...+PN)4---(8)]]>其中PC是单个拐角处的拐角区域损耗，P1+P2+…+PN是两条直臂小区域上局部损耗的总和。本发明未述及之处适用于现有技术。