下载文档原格式
罗氏线圈电流传感检测技术研究概况
龚勇镇
【期刊名称】《广西轻工业》
【年(卷),期】2011(027)002
【摘要】传统的电磁式电流测量装置,因其结构上的缺点,无法满足目前电力系统发展要求.罗氏线圈电流传感检测技术已成为新的发展方向.系统地概括了国内外对该技术的研究现状,分析了三种不同骨架罗氏线圈的优缺点及应用,为系统深入地研究性能更为优越的罗氏线圈、推动产业化等,奠定了理论基础.
【总页数】3页(P54-56)
【作者】龚勇镇
【作者单位】广东石油化工学院机电工程学院,广东,茂名,525000
【正文语种】中文
【中图分类】TM452
【相关文献】
1.雷电流传感器罗氏线圈的研制及测试
2.PCB型罗氏线圈电流传感器的设计与试验研究
3.测量线路故障行波电流的新型罗氏线圈传感器试验与应用
4.基于罗氏线圈的微功耗高精度电流传感器设计
5.基于罗氏线圈的微功耗高精度电流传感器设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
型印刷电路板上的罗氏线圈电流传感器是一种常用的电流测量装置，它可以将电流信号转换成电压信号，从而实现对电流的测量和控制。
在本文中，我们将简要介绍罗氏线圈电流传感器的原理、特点、应用场景和未来发展趋势。
一、原理简述罗氏线圈电流传感器主要由一个或多个罗氏线圈和一个信号处理电路组成。
当电流流过罗氏线圈时，会产生一个电动势，该电动势与电流的平方成正比。
信号处理电路对罗氏线圈的输出信号进行放大、滤波和数字化处理，以便进行后续的数据分析和控制。
二、特点介绍1. 结构简单：罗氏线圈电流传感器结构简单，易于安装和维护。
2. 测量范围广：罗氏线圈电流传感器可以测量较大的电流范围，适用于各种工业应用场景。
3. 精度高：罗氏线圈电流传感器具有较高的测量精度，可以满足大多数应用场景的需求。
4. 响应速度快：罗氏线圈电流传感器具有较快的响应速度，可以实时监测电流的变化。
5. 抗干扰能力强：罗氏线圈电流传感器具有较好的抗干扰能力，能够适应各种工业环境。
三、应用场景1. 电力监控：罗氏线圈电流传感器可以用于电力系统的实时监测和控制，实现对电力设备的保护和优化。
2. 工业自动化：罗氏线圈电流传感器可以用于工业自动化生产线的电流监测和控制，提高生产效率和产品质量。
3. 新能源领域：在新能源领域，罗氏线圈电流传感器可以用于太阳能、风能等新能源设备的电流监测和控制，实现能源的有效利用和节能减排。
4. 其他领域：罗氏线圈电流传感器还可以应用于船舶、铁路、智能家居等领域的电流监测和控制。
四、未来发展趋势随着工业自动化和智能化程度的不断提高，罗氏线圈电流传感器在工业领域的应用将越来越广泛。
未来，罗氏线圈电流传感器的发展趋势将包括以下几个方面：1. 数字化和智能化：随着物联网和大数据技术的发展，罗氏线圈电流传感器的数字化和智能化程度将不断提高，可以实现更精确的测量和控制，同时降低维护成本。
2. 高精度和高可靠性：随着工业自动化程度的提高，对罗氏线圈电流传感器的精度和可靠性要求将越来越高。
科学技术创新基于罗氏线圈的微功耗高精度电流传感器设计崔瑞(上海泰锦医疗科技有限公司,上海201203)1概述1.1技术背景一般情况下,高压线缆井各线缆接头的状态参数———电流,需要检修人员固定周期内带着检测设备下井检测,线缆井通道距离较长、环境复杂、井下空气质量较差,在时间、成本和安全性上来讲都有很大风险,且实时性也不太好。
随着物联网技术的普及和应用,电力行业各种设备在线实时监测需求越来越迫切,特别是电力线缆井的高压线缆监测给电力运维人员带来了很大的工作量。
运用物联网技术可以将高压线缆井的电流参数等传至后台,如数据异常便开启报警机制,通知相关人员整修并维护,提高运维工作的检修周期。
1.2国内外研究现状当前市面上做电流检测的主流采用罗氏线圈来进行检测。
相对于传统的磁感应设备,罗氏线圈的线性度和一致性要好许多,这对后续算法实现以及量产的可靠精度非常有益。
R ogows ki 和其同伴W .St ei nhaus 在1912年发表了一篇《The M eas ur em ent of M agnet M ot i ve For ce 》的论文,论文中详细阐述了提出了罗氏线圈的工作原理。
1966年,西德科学家H eum am n 对罗氏线圈的结构进行优化,提高了测量准确度,快速的推动了罗氏线圈的产业化应用。
21世纪以来,美国科学家Lj .A.K oj ovi c 在新型罗氏线圈结构设计做了大量前沿性的工作,为罗氏线圈的产业化奠定了坚实的基础。
从20世纪开始,国内很多学着和大学也已经开始对罗氏线圈进行研究,希望能将罗氏线圈应用到实际的科研与产业中,以解决现实中存在的问题。
如揭秉信教授编写的《大电流测量》对不同积分形式的罗氏线圈测量脉冲大电流时候的频率特性和工作状态进行研究。
现在罗氏线圈的应用在实际产业中得到了应用和提高。
很多高校和公司对罗氏线圈的应用做专门的改进和提高,特别是在小电流测量、结构参数电磁参数、仿真分析与补偿、传输线路的抗干扰等方面,并对罗氏线圈的优化设计方面进行了探索论。
罗氏线圈电流传感检测技术研究概况重点广西轻工业GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械与电气2011年2月第2期(总第147期1引言近年来,伴随现代高压、超高压输电网络的建设,电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展[1],这就对电流测量装置提出了更高的要求。
传统的电流测量装置因其主要采用带有铁心的电磁式电流互感器,不仅体积大、频带窄、防爆绝缘困难,且在大电流下铁心磁路易饱和,对测量结果产生较大的误差。
因而,其难以满足电力系统发展的要求,必须寻求基于其他传感机理的电流测量装置来取代之。
Rogowski 线圈(以下简称罗氏线圈电流互感器作为电子式电流互感器的一种,具有测量范围宽、测量精度高、无磁饱和、频带范围宽、体积小、易于数字量输出等一系列优点。
目前,基于罗氏线圈电流互感器的研究与应用已成为新世纪互感器发展的重要方向之一,在电力系统中具有广阔的应用前景。
2罗氏线圈工作原理罗氏线圈也称磁位计,它的产生和应用源于1912年[2]。
它是一种将导线(漆包线均匀绕制在非磁性环形骨架上的空心线圈,其结构原理图如图1所示。
测量时,将载流导线从线圈中心穿过,被测电流不须与罗氏线圈直接接触。
根据安培环路定律和电磁感应定律,磁场将在线圈的两端产生一个感应电动势,其值的大小正比于被测电流对时间的微分。
图1罗氏线圈工作原理图当线圈均匀绕制,且满足线匝截面积处处相等,截面各点磁感应强度相同的情况下,线圈产生的感应电动势e(t[3]为:上式中:,为线圈与载流导线之间互感的理论计算值。
μ=4π×10-7H/m为真空磁导率,;N为绕组匝数; h/m表示线圈骨架高度,a/m表示骨架外径;b/m表示骨架内径;i1/A表示载流导线中的电流大小。
3罗氏线圈研究现状罗氏线圈最初是用来测量磁场的,由于那时罗氏线圈的输出电压还不足以驱动当时的计量与保护设备,它的应用受到了一定限制。
伴随现代通讯传感技术的飞速发展以及数字信号处理技术的广泛应用,罗氏线圈的应用范围也越来越广,是电磁式电流传感器的一种很好的替代品。
罗氏线圈测量电流的原理罗氏线圈是一种常用的测量电流的装置，它基于法拉第电磁感应定律，利用线圈中的磁场与电流之间的关系来测量电流的强度。
罗氏线圈常用于实验室中的电流测量、电气工程中的电流监测等领域。
罗氏线圈的原理是基于法拉第电磁感应定律，该定律表明，当导体中有电流通过时，会产生磁场。
罗氏线圈利用这一原理，通过测量线圈中的磁场来间接测量通过导线的电流。
具体来说，罗氏线圈是由绕在磁性材料上的导线组成的。
当电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场，而导线上的电流与磁场之间存在一种力的相互作用。
罗氏线圈利用这种力的作用原理，通过测量磁场的强度来测量电流的强度。
罗氏线圈的测量原理可以通过以下步骤来说明：1. 当电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场。
这个磁场的强度与电流的强度成正比，即电流越大，磁场越强。
2. 罗氏线圈中的导线会受到磁场力的作用。
这个力的大小与导线中的电流、导线长度以及磁场强度之间的关系有关。
3. 罗氏线圈会测量导线受到的磁场力的大小。
这个力的大小与电流的强度成正比，因此可以通过测量力的大小来间接测量电流的强度。
4. 罗氏线圈通常会与一个测力计或称力传感器连接在一起。
测力计可以测量导线受到的磁场力的大小，并将其转化为一个电信号。
5. 通过测量测力计输出的电信号的大小，可以得到电流的强度。
因为测力计输出的电信号与磁场力的大小成正比，而磁场力与电流的强度也成正比，所以可以通过测量测力计输出的电信号来间接测量电流的强度。
罗氏线圈的测量原理简单而有效，可以在不直接接触导线的情况下测量电流的强度。
这使得罗氏线圈在很多情况下都非常有用，特别是在需要测量高电流或危险环境中。
通过使用罗氏线圈，可以确保电流测量的准确性和安全性。
罗氏线圈是一种通过测量导线周围的磁场来间接测量电流的装置。
它基于法拉第电磁感应定律，利用导线中的电流与磁场之间的相互作用来测量电流的强度。
罗氏线圈的测量原理简单而有效，可以在不直接接触导线的情况下进行电流测量，具有很高的实用性和安全性。
罗氏线圈测量电流的原理以罗氏线圈测量电流的原理为标题，本文将介绍罗氏线圈的工作原理、测量电流的基本原理以及优缺点。
一、罗氏线圈的工作原理罗氏线圈，又称为电流互感器，是一种用于测量电流的装置。
它基于法拉第电磁感应定律，利用电流通过导线时所产生的磁场感应，从而实现对电流的测量。
具体来说，当电流通过罗氏线圈所绕的导线时，导线产生的磁场会穿过罗氏线圈，从而在罗氏线圈中产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与导线中的电流成正比，因此可以通过测量感应电动势来间接测量电流的大小。
二、测量电流的基本原理罗氏线圈测量电流的基本原理是通过将待测电流导线穿过罗氏线圈的中心孔，使电流通过罗氏线圈，产生感应电动势。
然后，将感应电动势转化为与待测电流成正比的电压输出，进而对电流进行测量。
在实际测量中，罗氏线圈的感应电动势通常通过磁芯和线圈匝数的选取来实现。
磁芯用于集中和引导磁场，增强感应效果；线圈匝数的选择可以调整输出电压的灵敏度，使测量范围更加广泛。
三、罗氏线圈测量电流的优缺点1. 优点：（1）罗氏线圈具有非常好的线性特性，可以较准确地测量电流；（2）罗氏线圈不需要与待测电路直接接触，避免了对待测电路的干扰；（3）罗氏线圈具有较高的频率响应，可以测量交流电流；（4）罗氏线圈体积较小、重量较轻，方便携带和使用。
2. 缺点：（1）罗氏线圈在测量直流电流时，需要提供外部直流电源，增加了测量的复杂性；（2）罗氏线圈的测量精度受到温度、线圈匝数等因素的影响，需要进行补偿和校准；（3）罗氏线圈测量的电流范围受到线圈参数和测量电路的限制。
罗氏线圈测量电流的原理是基于法拉第电磁感应定律，通过测量感应电动势间接测量电流的大小。
罗氏线圈具有线性特性、无需接触待测电路、频率响应高等优点，但也存在测量直流电流复杂、精度受到影响等缺点。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的罗氏线圈型号，并进行相应的补偿和校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。
基于罗氏线圈的电流检测技术摘要：本文通过对罗柯夫斯基线圈的参数分析，结合相关参考资料的分析，系统总结出罗氏线圈的结构特性，根据罗氏线圈的基本设计流程，设计出满足低压电器通断试验要求的罗氏线圈，并配合相应的罗氏积分器和尼高力（Nicolet）数据采集系统，通过200kA通断试验控制监控系统，验证所设计的罗氏线圈符合试验要求。
关键词：电流检测、罗氏线圈、通断试验研究现状近年来，我国低压电器行业出现了巨大的变化，低压电器的检测技术也随之被推向了快速发展的阶段。
这就对试验检测设备的试验和测量速度、精度都提出了更高的要求。
传统的试验方式中，电流检测装置主要采用带有铁心的电磁式电流互感器，其体积大、频带窄、防爆绝缘困难，且在大电流下铁心磁路易饱和，对测量结果产生较大的误差[1]。
而近年来，随着电气技术和计算机技术的普遍应用，国内外普遍采用了精度更高、更为可靠的数据测量，其中优势比较明显的就是运用罗柯夫斯基线圈(Rogowski线圈，以下简称罗氏线圈)技术的测量方式[2]。
罗氏线圈作为电流传感元件，具有测试频带宽、无磁饱和、结构简单等一系列优点，成为测量脉冲电流的理想元件[3]。
本文首先阐述了罗氏线圈结构特点，通过感应电势、电磁等参数推导，得出罗氏线圈等效电路计算方法，从而得出罗氏线圈的基本设计流程，设计出满足低压电通断试器验要求的罗氏线圈。
1 罗氏线圈的结构特点罗氏线圈的骨架芯由非磁性材料制成，截面均匀并具有环形结构，在制作罗氏线圈时，线圈沿骨架芯均匀紧密缠绕足够匝数后，再在线圈的末端接上终端电阻，用Rs表示。
罗氏线圈的另一特点即“回绕”结构，也就是当线圈沿着闭合曲面环绕到终点后，需要回绕至起点。
如果用于测量大电流，罗氏线圈通常选用空心骨架芯，而如果测量一个小的稳态电流时，则骨架芯通常会选择铁磁材料，目的是使感应信号的强度增强。
这种“回绕”的结构是罗氏线圈的关键特征，在实际使用中，我们应根据罗氏线圈所要测量的目标和工作场所来确定骨架芯选用何种材料[4]。
电流罗氏线圈
电流罗氏线圈（Rogowski Coil）是一种用于测量大电流的传感器，广泛应用于电力系统、科研、工业等领域。
它主要由一个在非铁磁性材料上均匀缠绕的环形线圈组成，具有无磁滞效应、几乎为零的相位误差、无磁饱和现象和极高的线性度等特点。
罗氏线圈的测量原理基于法拉第电磁感应定律，即当电流通过被测导线时，会在线圈中产生感应电动势。
线圈的输出信号是电流对时间的微分，通过对输出电压信号进行积分，可以真实还原输入电流。
这使得罗氏线圈能够测量从毫安级到上万安的电流范围。
罗氏线圈相较于传统电流测量装置具有以下优点：
1. 无饱和：罗氏线圈能够在极大的电流范围内保持线性输出，不会出现饱和现象。
2. 线性度好：罗氏线圈的输出信号与输入电流之间具有很高的线性关系，便于标定和计算。
3. 瞬态反应能力突出：罗氏线圈能够快速响应电流的变化，尤其适用于测量瞬态冲击电流。
总之，罗氏线圈也有其局限性，如对高频电流的测量存在一定的限制。
在实际应用中，可以通过填充高磁导率的柔性磁芯骨架、采用谐振抑制电路等方法来提高罗氏线圈的性能。
罗氏线圈测电流原理罗氏线圈是一种常用于测量电流的传感器。
它利用了磁场感应的原理，通过测量磁场的变化来计算电流的大小。
罗氏线圈由一根绝缘导线缠绕成圆柱形，形成一个线圈。
当电流通过线圈时，会在周围产生磁场。
根据安培定律，磁场的大小与电流成正比。
罗氏线圈的测量原理是利用电流在磁场中的作用。
当电流通过罗氏线圈时，线圈周围会产生磁场。
根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会在线圈中产生感应电动势。
根据感应电动势的大小可以推算出电流的大小。
具体来说，当电流通过罗氏线圈时，磁场会沿着线圈的方向形成一个闭合的磁通量。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，线圈中就会产生感应电动势。
这个感应电动势与磁通量的变化率成正比。
为了测量电流，我们可以利用这个感应电动势。
通过测量感应电动势的大小，我们可以推算出电流的大小。
具体来说，我们可以使用一个测量电压的设备，将其连接到罗氏线圈的两端。
当电流通过罗氏线圈时，感应电动势会产生一个电压信号。
通过测量这个电压信号的大小，我们可以计算出电流的大小。
罗氏线圈测电流的优点是非常灵敏和精确。
由于罗氏线圈是根据磁场感应原理工作的，因此可以测量非常小的电流。
此外，罗氏线圈的响应速度也非常快，可以实时监测电流的变化。
然而，罗氏线圈也存在一些限制。
首先，由于罗氏线圈是通过感应电动势来测量电流的，因此需要外部供电。
这意味着我们需要额外的电源来为罗氏线圈供电。
另外，由于罗氏线圈是通过测量电压来计算电流的，因此在测量过程中需要考虑线圈的电阻。
线圈的电阻会引入误差，影响测量的准确性。
总结一下，罗氏线圈通过测量磁场的变化来计算电流的大小。
它利用了电磁感应的原理，通过测量感应电动势来推算电流的大小。
罗氏线圈具有灵敏、精确和响应速度快的优点，但也需要外部供电并且在测量过程中需要考虑线圈的电阻。
罗氏线圈是一种常用的电流测量传感器，在工业和科学实验中得到广泛应用。
罗氏线圈雷电流传感器研究陈启明1,喻 莹2(1.武汉大学,武汉 430072;2.湖北超高压输变电公司,武汉 430050) [摘 要] 通过对大电流测量传感器的分析,提出罗氏线圈设计原则,设计出雷电流传感器线圈,并对线圈的输出特性的实际测量,验证设计结果的正确性。
[关键词] 雷电流;罗氏线圈;电阻采样法 [中图分类号]T M642 [文献标识码]A [文章编号]100623986(2009)0320016203Study on L i ght n i n g Curren t Sen sor of Rogowsk i Co ilCHEN Q i 2m ing 1,Y U Ying2(1.W uhan U niversity,W uhan 430072,China;2.Hubei EHV Trans m ission &Substation Co m pany,W uhan 430050,China )[Abstract]The design p rinci p le of Rogowski coil is p r oposed thr ough the analysis of high current measure 2ment sens or and the corres ponding lightning current sens or coil is designed .The design calculati on accuracy was tested by the measure ment of coil’s factual out put characteristics .[Key words]lightning current;Rogowski coil;resistance sa mp ling method1 引言 雷电流传感器作为变电站雷击在线监测的重要组成部分,它的性能的好坏将直接影响着系统的测量精度,甚至决定着系统功能能否实现。
广西轻工业GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 机械与电气2011年2月第2期(总第147期1引言近年来,伴随现代高压、超高压输电网络的建设,电力系统正朝着大容量、高压大电流方向发展[1],这就对电流测量装置提出了更高的要求。
传统的电流测量装置因其主要采用带有铁心的电磁式电流互感器,不仅体积大、频带窄、防爆绝缘困难,且在大电流下铁心磁路易饱和,对测量结果产生较大的误差。
因而,其难以满足电力系统发展的要求,必须寻求基于其他传感机理的电流测量装置来取代之。
Rogowski 线圈(以下简称罗氏线圈电流互感器作为电子式电流互感器的一种,具有测量范围宽、测量精度高、无磁饱和、频带范围宽、体积小、易于数字量输出等一系列优点。
目前,基于罗氏线圈电流互感器的研究与应用已成为新世纪互感器发展的重要方向之一,在电力系统中具有广阔的应用前景。
2罗氏线圈工作原理罗氏线圈也称磁位计,它的产生和应用源于1912年[2]。
它是一种将导线(漆包线均匀绕制在非磁性环形骨架上的空心线圈,其结构原理图如图1所示。
测量时,将载流导线从线圈中心穿过,被测电流不须与罗氏线圈直接接触。
根据安培环路定律和电磁感应定律,磁场将在线圈的两端产生一个感应电动势,其值的大小正比于被测电流对时间的微分。
图1罗氏线圈工作原理图当线圈均匀绕制,且满足线匝截面积处处相等,截面各点磁感应强度相同的情况下,线圈产生的感应电动势e(t[3]为:上式中:,为线圈与载流导线之间互感的理论计算值。
μ=4π×10-7H/m为真空磁导率,;N为绕组匝数; h/m表示线圈骨架高度,a/m表示骨架外径;b/m表示骨架内径;i1/A表示载流导线中的电流大小。
3罗氏线圈研究现状罗氏线圈最初是用来测量磁场的,由于那时罗氏线圈的输出电压还不足以驱动当时的计量与保护设备,它的应用受到了一定限制。
伴随现代通讯传感技术的飞速发展以及数字信号处理技术的广泛应用,罗氏线圈的应用范围也越来越广,是电磁式电流传感器的一种很好的替代品。
近几十年来,世界各国学者已经高度重视这方面的研究,并取得了不少研究成果。
3.1国外研究状况在理论研究方面:1963年,英国科学家Cooper从理论上对罗氏线圈的频率特性进行了大量的研究,特别是在高频响应技术方面,取得了一些创造性的成果,奠定了罗氏线圈在大功率脉冲技术应用中的理论基础。
二十世纪六十年代中期,德国科学家荷曼对罗氏线圈的结构进行了一些改进,将以前的挠性线圈骨架做成刚性的形式,在结构上更容易保证线圈匝数分布均匀,线圈抗干扰能力大大增强,提高了测量准确度,大大推动了罗氏线圈的产业化进程。
此外,科学家[3][4][11]Heumamn、K.L. Williams、John D.Ramboz、G.Pellinen D、Mahonen P、Stygar W,Gerdin、Thomsa Eriksson等在罗氏线圈的理论研究、高压及脉冲大电流中的测量应用、光电组合式罗氏线圈电子式电流互感器设计和性能改进等方面,做出了大量的贡献。
特别是新世纪以来,美国科学家Lj.A.Kojovic在新型、高精度罗氏线圈结构设计与继电保护[5]罗氏线圈电流传感器的制作和测试,做了大量前沿性的工作,为罗氏线圈的产业化奠定了坚实的基础。
在产业化进程方面:二十世纪八十年代初期,英国的Ro-coil公司在已取得理论基础上,首次实现了罗氏线圈的初步系列化和产业化。
二十世纪八十年代中后期以来,罗氏线圈检测技术得到飞速发展。
如梅兰日兰公司(MG通过不断的试验,将罗氏线圈与断路器结合为一体,做成了集测量和继电保护一体化的装置。
瑞士的ABB公司通过多年的经验积累,已研制出一系列主要采用罗氏线圈作为一次传感头部分的有源电子式互感器[3],产品包括采用罗氏线圈测量电流和利用电容环分压原理测量电压的有源电子式电流电压组合互感器、采用罗氏线圈作为电流测量部分而开发出的集成式电流电压互感器等。
有些技术也被引入到我国,如长江三峡至常州直流输电工程中采用了ABB公司研制的罗氏线圈互感器测量电流和谐波。
德国的的RITZ公司坚持产学研的途径,通过与德国一些罗氏线圈电流传感检测技术研究概况龚勇镇(广东石油化工学院机电工程学院,广东茂名525000【摘要】传统的电磁式电流测量装置,因其结构上的缺点,无法满足目前电力系统发展要求。
罗氏线圈电流传感检测技术已成为新的发展方向。
系统地概括了国内外对该技术的研究现状,分析了三种不同骨架罗氏线圈的优缺点及应用,为系统深入地研究性能更为优越的罗氏线圈、推动产业化等,奠定了理论基础。
【关键词】罗氏线圈;传感检测;电流【中图分类号】TM452【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(201102-54-03著名大学的研究所合作,继研发出基于罗氏线圈测量技术的一些早期产品后,又新推出了基于罗氏线圈的电子式电流互感器产品,产品的性能和参数优化方面都有了大幅度的提高。
还有法国、美国的一些电力公司也研制出了基于罗氏线圈测量技术的一些样机。
3.2国内研究状况目前,就国内的状况来看,我国在罗氏线圈检测技术的研究方面,起步比较晚,一些关键技术的研究还处于跟踪国外大公司(如ABB、ALSTOM等公司的水平。
但随着发展罗氏线圈电子式互感器的时机逐渐成熟,国内许多高等院校如清华大学、华中科技大学、西安交通大学、燕山大学等,科研院所如电力科学研究院、武汉高压研究所等,以及相关的生产厂家如上海互感器厂、沈阳变压器制造有限公司、西安高压开关厂等单位都投入了大量的人力物力,对Rogowski线圈电子式互感器进行了深入的探索和研究,并取得了不少成果。
在理论研究方面:二十世界八十年代以来,国内很多学者对罗氏线圈的应用进行了大量研究[6][7][8][9][12],如揭秉信、金涌涛、刘会金等对罗氏线圈的频率特性和工作状态作了进一步的分析;廖京生、邸志刚、郑绳楦等对罗氏线圈用于小电流测量做了不少研究,扩大了测量范围;段雄英、邹积岩、申烛、李维波、任洪林等在罗氏线圈测量电流的仿真分析及误差分析与补偿、传输线路的抗干扰等方面做出了贡献,为试验研究和产业化打下了基础;李红斌、陈庆等对不同种类的罗氏线圈进行了详细分析,提出了一些设计高精度罗氏线圈的方法。
在产业化方面:2001年,华中科技大学与广东某公司合作研制的110kV变压器套管用的罗氏线圈电流互感器通过武汉高压研究所的型式试验和湖北省科委组织的鉴定;同年,与江苏某厂合作研制了35kV断路器用罗氏线圈电流互感器。
2002年,与河南某公司合作研制的110kVSF6封闭电器用有源互感器样机通过武汉高压研究所型式试验及河南省科委组织的鉴定,并在河南许昌挂网试运行,运行情况良好;2002年,清华大学电机系研制的110kV OETA试验样机在山东省挂网试运行,其中保护传感器为罗氏线圈,计量传感器为TA,达到0.5级要求。
所以,就目前国内情况来看,虽然罗氏线圈电子式电流互感器的理论已经成熟,但并未推广应用。
对它的研究还主要停留在实验测试和初步挂网试运行阶段,距离实际应用和产品市场化还有很长的一段路要走。
为了适应电力系统的发展要求,迫切需要尽快研发出性能优越的罗氏线圈电流互感器,以缩小同国外的差距。
4几种罗氏线圈的结构4.1挠性罗氏线圈自罗氏线圈产生以来,最初的线圈大多采用能够弯曲的挠性绝缘材料作为骨架,将漆包线均匀地绕在骨架上,测量时将骨架弯曲成一个首尾紧密吻合的环,使通电导线从线圈中心穿过。
这种线圈使用方便,但在制作中有一定的缺点,很难保证线圈线匝绕制均匀和线匝截面积均匀,导致测量精度低、稳定性不高,在实际应用中受到了很大限制。
4.2刚性罗氏线圈1966年,有科学家提出使用固定式的罗氏线圈,即刚性结构的罗氏线圈[3],相比挠性线圈,由于骨架不易变形,骨架横截面积可视为相等,在结构上容易使绕线均匀分布,抗外磁场干扰的能力大大加强,提高了测量的准确度。
目前,已有不少该类产品挂网运行。
对于刚性罗氏线圈,根据线圈骨架截面形状的不同又可以分为矩形、圆形、跑道形三种形状。
选取合适参数,使用MATLAB软件对三种罗氏线圈的参数模型进行仿真分析[10]得到:就线圈测量性能、可靠性而言,圆形截面的线圈性能最优,跑道形线圈次之,矩形线圈较差。
但是为了便于加工,没有特殊要求的话,很多线圈都采用矩形的骨架截面。
此外,为了降低外界温度变化对线圈互感的影响,减少误差,应当选择热膨胀系数较少的材料作为罗氏线圈的骨架,真正从源头上将误差降到最低。
通过比较分析,陶瓷是目前最好的骨架材料,在各种陶瓷中,又以氧化物陶瓷的性能最佳。
总之,骨架材料的选取原则要满足便于机械加工和产业化、热膨胀系数小,尺寸稳定不易变形等要求。
4.3P CB型罗氏线圈上述罗氏线圈原则上可以通过绕线机或手工绕制将漆包线均匀绕制在绝缘骨架上,但实际上这种均匀性很难保证,而且存在易断线及层间电容增大等缺点,参数一致性很难保证,不利于批量化生产。
根据前面的分析可知,要想设计出高精度的罗氏线圈,须满足下列要求:线圈密度恒定;骨架截面积恒定;线圈截面与中心线垂直。
为此,一些专家学者提出研制基于印刷电路板(PCB骨架的罗氏线圈[9],PCB型罗氏线圈从制造原理上来说,可以制作的很精确,因为它是全过程计算机辅助设计与制造。
相比传统罗氏线圈,PCB型罗氏线圈灵敏度、测量精度及稳定性能都有明显的提高,误差级别可达到0.025mm 左右。
PCB型罗氏线圈按其种类[3,9]又可分为平板型线圈和组合型线圈。
平板型PCB罗氏线圈,如图2所示。
为了增大线圈互感,提高测量准确度,平面型空芯线圈由一对或者多对PCB板制成的线圈串联连接而成。
连接时,相邻两块PCB线圈绕线方向相反,即两相邻线圈的电气方向(顺时针和逆时针相反。
这样使流过线圈内部的电流产生的感应电压增加,而线圈外部干扰磁场在线圈上产生的感应电压相互抵消,达到抑制外界电磁干扰的目的。
图2平板型PCB罗氏线圈结构示意图图3组合PCB罗氏线圈结构示意图组合型PCB罗氏线圈,由主印制电路板和若干个副印制电路板组成,其结构示意图如图3所示。
主印制电路板采用双层板,中心开有通孔,用于被测电流导体通过,它的作用是一方面为副印制电路板提供回路,副印制电路板即主印制电路板上面的小贴片(以下简称小贴片,小贴片与小贴片之间通过主印制电路板上正面的印制线串联起来。
另一方面则是在反面沿串(上接第49页通常在高压蒸汽或有腐蚀性介质的系统,为防止变送器膜盒被损坏,一般均允有隔离液,对于蒸汽系统而言,隔离液就是冷凝水。
当差压变送器的三阀组上平衡阀被打开后,若同时打开三阀组上高压侧和低压侧的的截止阀,引压管内原已存在的冷凝液会因压差的作用被冲入蒸汽管道,使高温蒸汽进入变送器膜盒,而变送器的温度太高将导致测量失真,甚至损坏变送器。
