变压器在直阻测量、随机分闸、停运检修、出厂型式试验、短路故障后继电保护动作、改变分接开关等条件下,会产生剩磁。变压器铁心中存在剩磁,根本原因是铁磁材料的磁滞特性。剩磁的存在,会给变压器的运行带来诸多不利的影响,例如,合闸励磁涌流,变压器损耗增加,振动噪声加剧,瓦斯保护以及差动保护误动等。要消除剩磁的影响,一方面是识别和抑制励磁涌流,另一方面是准确测量出剩磁值,目前,前者已经取得了较好的效果,但由于铁心磁化过程的复杂性,现有的剩磁测量手段还不够成熟,无法对其进行准确测量。本文基于上述背景,针对大型变压器常见的单相四柱式铁心结构（简称单相四柱式变压器）开展了剩磁特性的测量分析,以及剩磁的消除仿真研究,主要的研究内容如下:首先,对铁磁材料磁化过程进行了分析,针对八种不同硅钢片型号的单相四柱式变压器,分别开展了其在交流与直流条件下的磁化特性测量对比实验,并对测量过程中的波形畸变进行了分析处理。结果表明,在线性区域段,即H=0A/m-150A/m时,交流磁化和直流磁化特性相似;在膝点区域段,即H=150A/m-450A/m时,交流磁化的程度要稍高于直流磁化;在饱和区域段,即H=450A/m-1000A/m时,交流和直流磁化特性相近,但直流磁化过程相对交流磁化更容易使得铁心进入深度饱和区域。其次,通过对剩磁产生的理论分析,搭建了带基线修正积分的剩磁特性测量平台,研究了直阻测量后和随机分闸后单相四柱式变压器的剩磁特性,分析了其各自的变化规律。直流激磁时,单相四柱式变压器剩磁随着电流的增加呈现出先增大后减小的趋势。随机分闸后,单相四柱式变压器的剩磁与分闸角度呈现一种非标准余弦变化的统计特征。提出了基于瑞利区域积分的单相四柱式变压器初始剩磁测量方法,通过实验验证了该方法的有效性。另外,研究了等幅值和不等幅值激励电流对初始剩磁测量的影响。发现:等幅值电流下,线性段和膝点段的测量相对误差较小,小于2.0%,饱和段的测量相对误差平均值约为4.13%,大于线性段和膝点段;不等幅值电流下,线性段、膝点段、饱和段的测量相对误差接近,其平均相对误差值约为5.27%。对比发现,不等幅值电流下,单相四柱式变压器的初始剩磁测量相对误差较大。进一步分析了不同直阻对单相四柱式变压器初始剩磁测量的影响,发现串接电阻可缩短初始剩磁测量时间,但是过大的电阻也会引起较大的测量误差。最后,基于磁路-电路对偶原理和J-A磁滞理论,构建了单相四柱式变压器的电磁暂态模型,通过有限元建模分析,计算了电磁暂态模型中的等效电感值,并基于粒子群算法寻优,计算了非线性电感的J-A磁滞模型参数。根据变压器的剩磁消除理论,采用了换向直流法,对单相四柱式变压器的剩磁消除进行了仿真分析。仿真结果表明,在单相四柱式变压器初始剩磁值可测量的情况下,施加幅值为10V且频率递增系数为0.67的换向直流电源可以在5个半周波内消除其初始剩磁,整个消磁时间约为8.4s。由于换向电源的初次激励方向与铁心初始剩磁方向相同,其消磁时间得以缩短。