Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
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一种用于测量脉冲大电流的新型盘形Rogowski线圈的研究
性。
Ｏ 引言
１ 理 论 部 分
随着 现 代 测 量 技 术 的发 展 ， ｏｏ ｓｉ 圈 已 经 Ｒ ｇｗ ｋ线
成 为测量 宽频 率 范 围 的脉 冲大 电流 的主 要工 具 ， 广
泛应 用 于各种 技 术领 域 ， ： 温 等离 子 体 、 子 核 如 高 原
１１ 设计 方法 与基 本原理 ．
假设 ， 子线 圈具 有 相 同的结 构参 数 ，根 据参 、 个
考 文献【］１１ ２， 自阻ｒ互 感 和 自感， 以近似 ６［１ １］其 １ 、 Ｊ 可
到 限制 ， 以常 常用于 外积分 模式 。 用外 积分器 增 所 使
加 了复 杂性 并 引 起 了新 的 问题 【 １ 如漂 零 、 始 ３， －诸 ｓ 初 化 问题 、 和等 。 Ｃ ｏｏ ｓｉ 圈实质 上也是 一 种 饱 Ｐ Ｂ Ｒ ｇｗ ｋ线 空 ， ｏｏ ｓｉ 圈 ， 有较 大 的 自感 Ｉ ＬＲ ｇｗ ｋ线 具 ， 但是 当今技
关 键 词 ： 形Ｒ ｇｗ ｋ线 圈 ； 形 绕组 ； 频 响 应特 性 ； 冲 大 电流 盘 ｏｏ ｓｉ 盘 低 脉 中图 分 类 号 ：Ｍ ３ ． Ｔ ９ ３１ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ３ ７ ９ （０ ０ １— ０ １０ １７ — ５ ８ ２ １ ）２ ０ ０ — ５
收 稿 日期 ：０ ０ １— ０ ２ １— １ １
图 １ 单 层 盘 形 Ｒ ｇ ｗ ｋ 圈的 原 理 示 意 图 ｏｏ ｓ ｉ 线
图１ ＇ 为载 流导 体 与盘形 Ｒ ｇｗ ｋ线 圈 巾心 的 ｒ ｆ。 ｏｏ ｓｉ 距 离 ； 为 最 内层绕 组 半 径 ； 为最 外 层 绕 组 半 径 ； ｒ ｒ Ｐ
压 ｅ２ 【
ｅ ＝
一种基于Rogowski线圈的大电流传感器
一种基于Rogowski线圈的大电流传感器摘要柔性rogowski线圈是为了解决电子式电能表所用的微型电流互感器小电流精度低，大电流饱和快，频率范围窄，带载能力低，所用磁芯坡莫合金、硅钢片、超微晶等成本高等的问题。
柔性罗氏线圈是在硅胶棒上缠绕漆包线，在缠绕过程中加回线，制造工艺简单，克服上述互感器缺点，并且和被测电流之间没有直接的电路联系。
关键词微型电流互感器；柔性rogowski线圈；积分器；线性度中图分类号tm92 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）97-0154-020 引言电流互感器是电力系统和电能计量中非常重要的装置，是为电力系统的计量、继电保护、控制与监视系统提供输入信号的重要元件。
目前，电能计量中广泛采用的是电磁式电流互感器。
随着对电能表质量要求的提高，电磁式互感器磁芯饱和问题和测量误差大以及微利时代价格高等问题难以克服。
基于微型的电流互感器主要由一次绕组、二次绕组及磁芯组成。
微型电流互感器磁芯是坡镆合金或超微晶合金，制造材料昂贵，制造工艺复杂，规格型号繁多，而且一次引线和外壳加工工艺复杂，装配费时费力，致使互感器成本很高。
由于微型电流互感器中激磁电流的存在，以及磁芯的磁滞特性，在大的电流情况下，铁芯容易饱和，使误差迅速增加，不能准确使用，并且，这种带铁芯的微型互感器只能工作在频率50hz～400hz，频段很窄，不能正确反映系统的运行情况，这就迫切需要一种在大电流情况下，依然能准确反映系统运行情况的传感器，柔性rogowski线圈就是一种比较理想的传感器，可以解决以上矛盾。
rogowski线圈采用硅橡胶骨架上缠绕线圈，外加屏蔽和绝缘，由于不采用磁芯作为骨架，所以，rogoswki线圈互感器的线性测量范围大，且没有磁饱和现象，使之能够满足测量大范围电流的要求。
可以同时应用于测量和继电保护的场合，由于没有磁心的作用，从而消除了磁饱和和高次谐振的问题，运行稳定。
可测电流的频带宽，采用rogowski线圈互感器测量时，一般频率范围可以设计达到1～1mhz。
罗氏线圈积分器原理 豆丁
罗氏线圈积分器原理豆丁
罗氏线圈积分器原理：
罗氏线圈（Rogowski线圈）是一种用于测量交流电流的传感器，其工作原理基于法拉第
电磁感应定律和安培环路定律。
罗氏线圈通常是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。
它可以直接套在被测量的导体上，以测量交流电流。
当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时，会在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，磁场强度为H。
根据安培环路定律，磁场强度与电流成正比。
罗氏线圈骨架上的漆包
线会因此感应出电动势。
根据数学推导，该电动势与导体中电流的导数成正比，比例系数与线圈匝数、骨架横截面、磁导通率等有关。
将该电动势进行积分运算后，可以真实还原导体中的电流。
罗氏线圈积分器的原理是基于上述电动势与电流的关系。
积分器对输出的电压信号进行积分，从而将电压信号还原为电流信号。
一个完整的罗氏线圈电流测量系统包括一个线圈和一个积分器。
总之，罗氏线圈积分器原理是基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律，通过测量感应电动势并对其进行积分运算，实现对交流电流的测量。
罗氏线圈具有响应速度快、不会饱和等特点，适用于交流尤其是高频大电流测量。
PCB型Rogowski线圈的设计与特性分析
中图分类号：TH12，TP212 文献标识码：A
1 引言
在现代电力系统中，Rogowski 线圈（以下简称罗氏线圈）已被 广泛应用于测量各种变化的电流。作为一种电流传感单元，由于 具有测量范围宽、绝缘性能好、频带宽、线性度好、不含铁心、无磁 饱和现象等一系列优点[1]，已成为电力互感器发展的新方向。普通 的罗氏线圈是用手工或绕线机将导线均匀地绕在环形非铁磁骨 架上制成，采用这种方式加工出来的产品，很难做到线圈均匀绕 制和每匝截面积相等，而且易断线，分散性较大，从而导致测量时 准确度不高，也不利于产业化发展。因此，为了解决以上问题，设
x=fmincon（‘jsqfun’，x） 得到优化的设计变量，经圆整后得 m1n =1.5mm，m3 =2.5mm，z1 =18，z3 =17，β ＝15° 44′ 24″ ，b1 =16mm， b3=35mm
4 结论
对可移式管螺纹成型机的减速器和工作方式在结构上进行
技术难题。
参考文献
1 郑增铭，郭攀成.机械力学与机械设计［M］. 兰州：兰州大学出版社，2004 2 周廷美，蓝悦明.机械零件与系统优化设计建模及应用［M］. 北京：化学工业
2009 年 8 月
文章编号：1001-3997（2009）08-0024-03
PCB 型 Rogowski 线圈的设计与特性分析 *
鲍丙豪 龚勇镇 赵洪利 张 玲 （江苏大学 机械工程学院，镇江 212013）
Design and characteristics analysis of PCB rogowski coil
工艺的影响，其骨架尺寸有一定限制，由它增大 M 的空间很小；考
虑到铜线太细易断裂的缺点，匝数的密度也随着线圈内外径的确
定而基本确定下来。所以，采用该方法存在着一定缺陷。
Rogowski线圈电流互感器相差分析与补偿设计
［ 作 者 简 介］吴 献 跃 （ １ ９ ７ ５ 一） ， 男 ，湖南 郴 州 人 ， 广 东 理 工 职 业 学 院讲 师 ， 研 究 方 向为 光 电 子 技 术
第２ ９卷 第 １ 期
吴献 跃 ，等 Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线 圈 电 流 互 感 器 相 差 分 析 与 补 偿 设 计
ｌ 鱼
Ｈ皇 壁 Ｈ ！ 垒 里 壁
图 ２ Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线 圈等 效 电路
图 １ 电子 式 电流 互 感 器 结 构 框 图
由等 效 电路推 导可 得线 圈 的输 出电压 Ｕ 。 （ ）
［ 收 稿 日期 ］２ ０ １ ３ —０ ８ —２ ７
流互 感 器 相 位 误 差 的 产 生 原 因 进 行 了 研 究 ， 提 出 了新 的 全 通 型 恒 时 延 滤 波 器 移 相 电 路 的 补 偿 设 计 方 案 ， 实 验 结 果 验 证 了相 位 补 偿 方 案 的 有 效 性 。
［ 关 键 词］电 子 式 电流 互 感 器 ； Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗｓ ｋ ｉ 线圈； 相 差 分 析 ；相 位 补偿 ［ 中 图分 类 号 ］Ｔ Ｍ ４ ５ ２ ． ９ ３ ［ 文献标识码］ ： Ａ
第 ２ ９ 卷第 １ 期
Ｖｏ １ ． ２９ Ｎｏ ． １
湖 北 工 业 大 学 学
报
２ Ｏ １ ４年 ０ ２月
Ｆｅ ｂ ． ２ ０１ ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
好 。数 字输 出 的有源 电流 互感器 原理 结构 见 图 １ 。 Ｒ ｏ ｇ ｏ ｗ ｓ ｋ ｉ 线圈 Ｈ 积分电路Ｈ 低通滤波Ｈ 移相电路
一文看懂罗氏线圈工作原理 积分器工作原理
一文看懂罗氏线圈工作原理积分器工作原理罗氏线圈（Rogowski Coil）是一种用于测量电流的传感器，它基于电磁感应原理工作。
而积分器（Integrator）是一种电路，用于对输入信号进行积分运算。
本文将分别介绍罗氏线圈和积分器的工作原理。
我们来看罗氏线圈的工作原理。
罗氏线圈由一根绝缘导线绕成螺旋状，形成一个线圈。
在电流通过罗氏线圈时，根据安培定律和法拉第电磁感应定律，线圈内会产生一个与电流成正比的磁场。
这个磁场的大小和方向与电流大小和方向相关。
当通过罗氏线圈的电流变化时，磁场也会随之变化。
这个变化的磁场将产生一个感应电动势，在线圈两端产生一个电压信号。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场变化率成正比。
因此，通过测量线圈两端的电压信号，我们可以得到电流的大小和变化情况。
接下来，我们来了解积分器的工作原理。
积分器是一种电路，可以对输入信号进行积分运算。
它由一个运放（操作放大器）和几个电阻、电容组成。
积分器的输入信号通过电阻与运放相连，而输出信号则通过电容与运放相连。
运放的负反馈将使输入信号在电容上积分，输出信号则是输入信号的积分结果。
当输入信号变化时，积分器会根据输入信号的变化率对输入信号进行积分运算。
如果输入信号是一个连续的变化信号，积分器的输出信号将是输入信号的积分值。
通过调整电阻和电容的数值，可以改变积分器的积分时间常数，从而影响输出信号的变化速度。
罗氏线圈和积分器分别基于电磁感应原理和电路原理工作。
罗氏线圈通过感应电动势的方式测量电流的大小和变化情况，而积分器则通过对输入信号进行积分运算来得到输出信号。
这两个设备在电力系统、电力仪表和工业自动化等领域中被广泛应用，为电流测量和信号处理提供了可靠的解决方案。
罗戈夫斯基线圈
罗戈夫斯基线圈-罗戈夫斯基线圈??罗戈夫斯基线圈-正文?一种利用电磁感应原理和全电流定律，测量大冲击电流（几十kA到几百kA）或冲击电流的时间变化率的装置。
其结构类似于原边为一匝的变压器（见图）。
图中I是被测的冲击大电流,作为原边；副边的n匝绕组绕在一个骨架上。
在冲击电流I的电磁场作用下,在副边绕组产生正比于dI/dt的感应电动势。
此电动势在副边绕组和积分电阻R中产生电流i，它可近似地表示为：i=I/n。
通过测量R上的电压来确定原边冲击电流I。
用一个RC积分网络代替积分电阻，也可以测出原边的冲击电流。
此时，有近似关系：I＝nRCUc/L式中R和C分别为积分网络的电阻值和电容值，Uc是积分电容上的电压，L是线圈的电感。
如果不接积分网络,则在副边绕组输出的信号正比于dI/dt,即测得冲击电流的时间变化率。
为了减小测量冲击电流时的电磁干扰，可在罗戈夫斯基线圈外面装一个开缝的金属屏蔽盒。
采用铁氧体心作为线圈的骨架，并在副边绕组周围装上消除寄生振荡的衰减网络，可以使罗戈夫斯基线圈的频带从百分之几赫到几百兆赫。
罗戈夫斯基线圈因为原、副边之间有很好的绝缘；测量回路对主回路的影响小，电能损失少；频带很宽等优点，广泛地应用于高电压技术、等离子体研究、脉冲功率技术等领域中有关脉冲电流的测量。
?高压开口式电流互感器高压开口式电流互感器产品简介 ?LZKK-10户外环氧树脂浇注开启式电流互感器是我公司近年开发的又一种新型高压电流互感器。
它采用进口优质户外树脂及新工艺真空浇注而成，用于10kV架设空线路高压无功功率自动补偿装置的电流监测与控制，及用于10kV及以下中压架空线路的电流测量、保护、控制等，安装时不需要截断导线，可带电安装。
具有阻燃、防爆、免维护、无渗漏、安全系数大等特点，还具有耐电弧、抗紫外线、防老化、使用寿命长等优点。
产品性能符合GBl208和IECl85标准要求：绝缘水平：12／42／75kV额定电流比：0～1000／5A二次组合：10P15／10P15／0.2S额定负荷：20～50VA爬电比距：31mm／KV一次导线截面：35～400mm?海拔高度：不超过3000米户外开启式电流互感器户外开启式电流互感器产品简介 ?LZKK-10户外环氧树脂浇注开启式电流互感器是我公司近年开发的又一种新型高压电流互感器。
基于自积分Rogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究
析 了 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈测 量脉 冲 电流 的原理 ， 立 了 自积 分 式 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈分 布 式 参数 模 型 ， ｏｏ ｓｉ 建 ｏ ｏ ｓｉ 分析 了
影 响线 圈频 率特性 的主要 因素 ， 用 电磁 场数值 分析 方 法建 立 了线 圈三 维 电磁 场模 型 ， 采 提取 了线 圈
Ａｐ ｉ ２ ０ ｒｌ ０１
基 于 自积 分 Ｒ ｇ ｗ ｋ 线 圈 的脉 冲 电流传 感 器 的 建模 研 究 ｏ ｏ ｓｉ
柯 春俊 ，张 国钢 翟小 社 ， 英 三 耿
（ 西安交通 大 学 电力设 备 电气绝缘 国 家重点 实验 室 ，陕 西 西安 ７ ０ ４ ） １０ ９
摘 要 ：自积 分式 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈的体 积 小、 率响应 高 ， 测量脉 冲 大 电流信号 的理 想手段 。本 文分 ｏｏ ｓｉ 频 是
以单节 Ｒ Ｃ集 总 电路 模 型研 究 其 频 率特 性 ¨， Ｌ 设
计 和标定 过程 复杂 ， 较难保 证 测量 的精度 和可 靠性 。
一
肘
砌
。
㈤
（） １
合理 的 电路 模 型 是 分 析 Ｒ ｇ ｗ ｋ 线 圈 工 作 特 ｏｏ ｓｉ 性 的必要 手 段 。本 文 在对 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈 的 工 作 原 ｏｏ ｓｉ
Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈 的分 布 电容 、 ｏｏ ｓｉ 自感 以及 互 感 在 高 频激励 时形 成 的共 振 现象是 制 约其测 量频 带宽度 的 主要 因素 。 以往 在 应 用 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈测 量 脉 冲 电 ｏｏ ｓｉ 流时 ， 对于线 圈 自身 的 时 间常 数 和 可测 信 号 的带 宽 主要 由其 Ｒ Ｃ集 总 电 路 模 型 推 导 Ｊ 在 计 算 Ｒ ． Ｌ ， ｏ ｇｗ ｋ 线 圈分布参 数 以及频 率特 性 的研 究 中依 靠 试 ｏ ｓｉ
Rogowski线圈的抗干扰设计
Rogowski线圈的抗干扰设计[摘要] 论述了Rogowski线圈原理结构，详细分析了罗氏线圈抗外界磁场干扰原理。
介绍了罗氏线圈屏蔽杂散磁场干扰的屏蔽盒的结构原理。
另外，对屏蔽电容耦合作了进行了分析说明。
[关键词] Rogowski线圈屏蔽分布电容1.引言罗氏线圈（Rogowski线圈）相对于传统的电磁式电流互感器，有许多优点：（1）线性度好，无磁饱和；（2）测量范围广，可从几A到几百kA；（3）测量频带宽,从几Hz到几百MHz；（4）体积小，重量轻，成本低；（5）易于实现微机化、网络化。
故罗氏线圈的应用日益广泛。
但随着研究的深入，对电流的测量提出了更高要求，有时测试环境存在很强的电磁场干扰，这会明显影响罗氏线圈测量精度。
因此，能否消除外界磁场干扰是罗氏线圈设计成功与否的关键所在。
由于罗氏线圈是非功率输出并且对交链电磁波敏感的检测单元，电磁屏蔽非常重要。
为此，就罗氏线圈的抗干扰的各种设计原理进行分析论证，并制作线圈进行了验证。
2.罗氏线圈的原理罗氏线圈测量电流的理论依据是电磁感应定律和安培环路定律。
罗氏线圈典型结构如图1。
其一般由漆包线均匀绕在环形骨架上制成，骨架采用环氧玻璃纤维或陶瓷等非铁磁性材料，其相对磁导率与空气中的相对磁导率相同。
图1罗氏线圈尺寸结构罗氏线圈骨架的相对磁导率为1，所以距离中心轴为的任一点的磁感应强度（根据毕奥-萨伐尔定律推导）可表示为：（1）式中，μ0为真空中的磁导率，i(t)为载流导线上的被测电流。
由法拉第电磁感应定律可知，当穿过一定面积的线圈的磁通量发生变化时，该线圈上将感应一定大小的电压，该电压的大小为dφ/dt。
以图1所示结构的罗氏线圈为例，其骨架截面为矩形，单匝线圈上的磁通量的和可用数学表达式表示为：（2）式中，a和b为骨架的内半径和外半径；h为罗氏线圈的厚度；罗氏线圈的绕线匝数为N，则罗氏线圈的感应电压为：（3）（4）M为罗氏线圈的互感系数，罗氏线圈对电流的测量依赖于一个稳定可靠的互感系数，将测得的感应电势进行积分处理，并结合该罗氏线圈的互感系数进行计算，即可得到被测电流的大小。
不同电压等级下的Rogowski线圈电子式电流互感器的研究
计 ， 选 用 不 同 的抗 干 扰 方 案 。１ ０ Ｖ Ｒ ｇｗ ｋ 线 并 １ｋ ｏ ｏ ｓｉ
屏 蔽装 置 抗 外界 的 电磁 干扰 ， 个 高 电 压 的微 处 理 整
部 分放 在 一 个屏 蔽 罩 里 面 。 当 然 ， 蔽 罩 和积 分 器 屏
的 参考 电压 都应 该 与外 界等 电位连 接 。在 １ ｋ ０ Ｖ时 ， 采用 第 二种 绝缘 结 构 ， 压端 和低 压 端 保 持 一 定距 高
关键 词 ： 子 式 电流 互感 器 ； 缘 设计 ； 干扰 ； 究 电 绝 抗 研
中国分 类号 ： Ｍ４ ２ ・３ Ｔ ５ ９
文 献标 识码 ： Ａ
文 章 编号 ：０ １ ８ ２ （ ０ ２ １ － ０ １０ １０ － ４ ５ ２ ０ ）０ ０ １ － ３
ｌ 前言
随着 高压 与超 高 压 电力 系统 中新 的微 机 化测 量 和快 速保 护装 置 的研 制成 功 及逐 步推 广 应用 ，现 有
离 ， 以用 衰 减 系 数 小 的 双 绞 双 屏 蔽 线 而 不 经 过 Ｅ 可 ／ ０ 转 换 直 接 传 送 数 据
圈 是采 用 与 一 次 导 体相 连 的绝 缘 结 构 ，Ｏ Ｖ 时 Ｒ ・ １ｋ ０ ｇｗ ｋ 线 ［ － － Ｏ ￣ 体不 相 连 ，采 用 有 空气 间隙 的 ｏ ｓｉ ，已经 不适 应 于新 型微 机 化 测量 与保 护装 置 的
需要 ，因此 ，有必 要 开发 研制 新 一代 的 以 Ｒ ｇｗ ｋ ｏ ｏ ｓｉ
０转 换调 制 成光 信 号 。利 用 光纤 把 信 号传 送 至低 电
位 的二 次 回路 ，在 二 次 回路再 经 过 Ｏ Ｅ光 电变换 ， ／
维普资讯
第 ３ ９卷 第 １ ０期 ２０ ０ ２年 １ ０月
屏 蔽装 置 抗 外界 的 电磁 干扰 ， 个 高 电 压 的微 处 理 整
部 分放 在 一 个屏 蔽 罩 里 面 。 当 然 ， 蔽 罩 和积 分 器 屏
的 参考 电压 都应 该 与外 界等 电位连 接 。在 １ ｋ ０ Ｖ时 ， 采用 第 二种 绝缘 结 构 ， 压端 和低 压 端 保 持 一 定距 高
关键 词 ： 子 式 电流 互感 器 ； 缘 设计 ； 干扰 ； 究 电 绝 抗 研
中国分 类号 ： Ｍ４ ２ ・３ Ｔ ５ ９
文 献标 识码 ： Ａ
文 章 编号 ：０ １ ８ ２ （ ０ ２ １ － ０ １０ １０ － ４ ５ ２ ０ ）０ ０ １ － ３
ｌ 前言
随着 高压 与超 高 压 电力 系统 中新 的微 机 化测 量 和快 速保 护装 置 的研 制成 功 及逐 步推 广 应用 ，现 有
离 ， 以用 衰 减 系 数 小 的 双 绞 双 屏 蔽 线 而 不 经 过 Ｅ 可 ／ ０ 转 换 直 接 传 送 数 据
圈 是采 用 与 一 次 导 体相 连 的绝 缘 结 构 ，Ｏ Ｖ 时 Ｒ ・ １ｋ ０ ｇｗ ｋ 线 ［ － － Ｏ ￣ 体不 相 连 ，采 用 有 空气 间隙 的 ｏ ｓｉ ，已经 不适 应 于新 型微 机 化 测量 与保 护装 置 的
需要 ，因此 ，有必 要 开发 研制 新 一代 的 以 Ｒ ｇｗ ｋ ｏ ｏ ｓｉ
０转 换调 制 成光 信 号 。利 用 光纤 把 信 号传 送 至低 电
位 的二 次 回路 ，在 二 次 回路再 经 过 Ｏ Ｅ光 电变换 ， ／
维普资讯
第 ３ ９卷 第 １ ０期 ２０ ０ ２年 １ ０月
Rogowski线圈典型外积分电路暂态性能比较与仿真
１ ｓ （ ９） Ｗ（ ｓ） ＝ Ｍ ２ ２ ＬＣｏ ｓ ＋ ２ δ ｓ＋ω ′ ＲＣｓ ＋ １ 同 样 ， 为 简 化 分 析 ， 令 Ｍ ／ （ ＬＣｏ ） ＝ １ ， Ｉｍ 为 标 么 值 ， 则 由 式 （ ２） （ ９） 可 以 得 到 输 出 信 号 的 拉 氏 变
换形式为
Ｕ ｏ（ ｓ） ＝
第 ２６ 卷第 ７ 期 ２００６ 年 ７ 月
电 力 自 动 化 设 备
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
Ｖｏｌ．２６ Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２００６
Rogowski线 圈 典 型 外 积 分 电 路 暂态性能比较与仿真
刘艳峰 ， 尚秋峰 ， 周文昌
（ 华北电力大学 电子与通信工程系 ， 河北 保定 ０７１００３ ） 摘要 ： 应用于电力系统的 Ｒｏｇｏｗｓｋｉ 线圈一般工作在微分状态 ， 采用外积分电路后 ， 可对暂态电流作 出较好的反映 ， 便于分析故障信息。比较了 Ｒｏｇｏｗｓｋｉ 线圈在有源和无源外积分电路条件下直流分 量、 周期分量的响应 ， 以及综合分析其性能。并用 Ｍａｔｌａｂ 软件仿真 ， 分析和仿真结果表明 ， 理论上有 源外积分电路更适合对电力系统暂态电流的检测 ； 而无源外积分电路的输出信号对输入信号的跟 随性是有条件的 （ ＲＣ 取值较大 ） ， 且对电力系统暂态电流的检测误差比较大 ， 无源外积分电路只适 合对灵敏度要求不高的场合。 关键词 ： 电力系统 ； Ｒｏｇｏｗｓｋｉ 线圈 ； 暂态电流 ； Ｍａｔｌａｂ 仿真 中图分类号 ： ＴＭ ７１１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １００６ － ６０４７（ ２００６ ） ０７ － ００３０ － ０４
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ
ROGOWSKI COIL
一些客户使用ROGOWSKI COIL测量系统特性
一些客户使用ROGOWSKI COIL测量系统特性
Thank ROGOWSKI COIL适用于哪些测量 ROGOWSKI COIL用于IGBT短路测量 ROGOWSKI COIL用于系统杂散电感测量 客户使用ROGOWSKI COIL测量系统特性
Content
ROGOWSKI COIL的组成
测量线圈+积分器(一一匹配) 与示波器连接线(BNC) 附属配件—电池/电源适配器
C
−
D C
−
b u s
×
i2
C
s n u b b e r
L
Δ V
s tr a y − D C − b u s
2 2
=
×2 i
C
C
s n u b b e r
0 0
t
iC = operating current diC/dt = turn off
CWT系列—测量系统杂散电感
一些客户使用ROGOWSKI COIL测量系统特性
什么是ROGOWSKI COIL
ROGOWSKI COIL的工作原理
什么是ROGOWSKI COIL
ROGOWSKI COIL的优点
能测量非常大的电流而不饱和—线圈体积不变 使用非常方便—柔性、容易放置在任何需测量的地方 测量带宽非常宽—从0.1HZ~17MHZ 测量对地绝缘—无需跟测量源相连接 能够测量叠加在大直流电流上面的交流成分 可测量的电流变化率非常大—40000A/us
• CWT-MINI系列适用于测量TO-247 适用于哪些测量
• CWT-ULTRA MINI系列，适用于TO-220 适用于哪些测量
• DC-FLE系列适用于大直流电流测量 适用于哪些测量
RIK mV 0-333mV罗戈夫斯基线圈积分器用户手册说明书
Copyright © 2023 V: 1.0.2This manual may not be altered or reproduced in whole or in part by any means without the expressed written consent of Accuenergy.The information contained in this document is believed to be accurate at the time of publica-tion, however, Accuenergy assumes no responsibility for any errors which may appear here and reserves the right to make changes without notice. Please ask the local representative for latest product specifications before ordering.SAFETY INFORMATIONPlease read this manual carefully before installation, operation and maintenance of the Rogowski Coil Integrator.The following symbols in this manual are used to provide warning of danger or risk during the installation and operation of the unit.Electric Shock Symbol: Carries information about procedures which must befollowed to reduce the risk of electric shock and danger to personal health.Safety Alert Symbol: Carries information about circumstances which if notconsidered may result in injury or death.This mark indicates that this product is UL listed.Installation and maintenance of the Rogowski Coil Integrator should only be performed by qualified, competent professionals who have received training and should have experience with high voltage and current devices.Accuenergy shall not be responsible or liable for any damages caused by improper meter installation and/or operation.Product is protected by reinforced insulationApplication Around and removal from UNINSULATEDHAZARDOUS LIVE conductors is permitedWARNING: Disconnect power supply before making electrical connections.WARNING: Current Transformers (CT’s) should be installed by trained electrician or technician. WARNING: The secondary circuit of a CT should not be opened when current is flowing through the primary circuit.Table of ContentsChapter 1: Overview (4)1.1 Overview (4)1.2 What's Included (4)Chapter 2: Hardware Overview (7)2.1 Hardware Overview (7)2.2 Installation (10)2.3 Configuration (13)2.4 Measurements (14)Appendix: Key Specifications (15)SPECIFICATIONS (15) V: 1.0.2 Revision Date: Jun 2023RIK mV 40-333mV Rogowski Coil IntegratorChapter 1: Overview1.1 OverviewThe Rogowski Integrator (RIK mV) is designed to provide users with an easy to install, plug and play, retrofit solution that can be used with any power meter or equipment with a 333mV current input from a Current Transformer(CT). The flexibility of the Rogowski Coil CT's reduces the complexity and allows it use to be used for a variety of applications and configurations where special constraints may limit the use of other CT solutions. The RIK is a configurable unit that can measure current from 2.5-60000A making it ideal for any system that operates at both 50Hz and 60Hz further adding to its flexibility.1.2 What's IncludedThe Rogowski Coil includes either the single channel or three channel integrator unit which contains the seven configurable CT ratios for each channel. The integrator unit can be surfaced mounted or mounted on a standard DIN rail.Rogowski coils that will measure the current and the 24Vdc power supply to power the integra-tor are sold separately.Three Phase IntegratorV: 1.0.2 Revision Date: Jun 2023Chapter 1: Overview 51Rogowski Coil InputThree Channels for flexible rope style CT input.2333mV Output Three Channels, 333mV Output.3Power On Light Indicates that the RIK is powered up.4CT Configurator Seven individual field configurable CT ratios for each channel 5Rogowski Coil CT sizes available from 16-47 inches 6Coil Input LeadInput lead for connection with RIKintegrator.Details:Single Phase IntegratorThree Phase Integrator Single Phase Integrator V: 1.0.2 Revision Date: Jun 2023RIK mV 80-333mV Rogowski Coil IntegratorDimensions:Figure 1: Top View Figure 2: Side ViewV: 1.0.2 Revision Date: Jun 20239Figure 4: Side view of Power Supply unitFigure 3: Front viewA-A ( 1 : 1 )48.3V: 1.0.2 Revision Date: Jun 2023102.2 InstallationThe installation of the RIK mV integrator requires the user to simply connect the Rogowski coil CT (sold separately) to the integrator and wire the 333mV output to the power meter or electri-cal equipment which will receive the signal. If the system is single phase or there are two phasesonly the phases that need the CT will need to be connected to the input of the integrator.Figure 5: Single IntegratorV: 1.0.2 Revision Date: Jun 202311100-240Vac-24Vdc Power SupplySourceLoadLoadSourceSingle Phase IntegratorThree Phase IntegratorThe diagram below illustrates how to connect the integrator.V: 1.0.2 Revision Date: Jun 202312Input:The provided Rogowski coils are the input to the integrator. Connect the Rogowski coil leads to the input channel on the integrator. The white leads of the CT are the positive wire and the brown lead is the negative wire. •Connect the white lead to ‘IN+’ or ‘RCT+’ and the brown lead to ‘IN-’ or ‘RCT-’. The Shield of the Rogowski coil should be left floating. Open the coil by pulling apart the black connec -tor of the CT.• Open the coil by pulling apart the black connector of the CT.• Install the CT around the conductor to be measured. Arrow on the Rogowski coil connector should be point to load.• Re-attach the coil together.•Repeat above steps if using more than one CT.Ensure that the CT connected to each channel of the integrator is around the correct phase/line voltage.Output:Connect each output channel to the meter or equipment with 0-5V/0-10V input.• 'OUT+' is to be connected to the positive input terminal of meter.•'OUT-' is to be connected to the negative input terminal of meter.Power Supply: (Sold Separately)The RIK mV requires 24Vdc power to operate. There is a 100-240Vac (50/60Hz) power adapter that is included to provide this power.• Connect the input power supply that is between 100-240Vac to the 'L' and 'N' terminals of the power supply.•Connect the DC output of power supply to the RIK's '24V+' and '24V-' terminals.V: 1.0.2 Revision Date: Jun 2023132.3 ConfigurationOne or three sets of dip switches are used to configure corresponding current ranges with output ratings.When the dip switch is in the up position the dip switch is considered to be Off. When the dip switch is in the down position the dip switch is considered as On.Configure each channels dip switches to output the desired range. For example to measure current rated for 1000A the dip switches 1 through 8 for the three channels must be configured to be 'OFF', 'OFF', 'OFF', 'OFF', 'ON', 'OFF', 'ON' and 'OFF' respectively. •Enter this current ratio into the meter or equipment so it can read accurately from the integrator.Table 1: Three Phase Integrator Current Ratio TableTable 2: Single Phase Integrator Current Ratio TableV: 1.0.2 Revision Date: Jun 2023142.4 MeasurementsFor each current range the integrator will be able to measure the current from 0.5% up to 120% of the rated current. That is when the integrator is configured to measure a current rated for 1000A it will measure the current from 5A to 1200A. The integrator will output 333mV at the rated current of 1000A and will output its maximum of 399.6mV at 1200A.The table below provides all the ranges of current that can be measured for each range.Current Range SettingPrimary INput (A RMS )Sensing Range (A)OutputCT Ratio500 2.5 to 600333mV @500A 500:3331000 5 to 1200333mV @1000A 1000:333250012.5 to 3000333mV @2500A 2500:333500025 to 6000333mV @5000A 5000:3331000050 to 12000333mV @10000A 10000:33325000125 to 30000333mV @25000A 25000:33350000250 to 60000333mV @50000A 50000:333Appendix: Key SpecificationsV: 1.0.2 Revision Date: Jun 202315 V: 1.0.2 Revision Date: Jun 202316TF: 1-877-721-8908INT: +1-416-497-4100FAX: +1-416-497-4130E:************************ACCUENERGY (CANADA) INC.22 Howden RoadToronto, ON M1R 3E4, CanadaR e v i s i o n D a t e : J u n 2023 D o c u m e n t # 5060E 2101MAKE ENERGY USAGE SMARTER。
基于Rogowski线圈的脉冲电流测量装置的研制
Ｗ ＡＮＧ ｎ Ｂｉｇ．Ｒｅ Ｉ ｅ ｇ．Ｗ ＡＮＧ ａ ｎＬ— ｎ ｈ Ｄｕ ｎ
ｆ ｌ ｒ ｓ ａ 厶 ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｈ ａ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｅ ｂ ｏ ｏ ｙ ｅ ２７ ｅｅ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｃ ｅ ｔｏ ｉｓ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ
Ｇ ｏ ｐ Ｃ ｒ ｏａｉｎ． ｅ ｇ ｈ ｕ４ ０ ４ 。ｈ ｒ ｕ ｏｐ ｒ ｔ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ７Ｃ ｍａ ） ｏ
中国 电子科 技 集 团公 司第二十 七研 究所 ， 州 ５ ０ ７ 郑 Ｉ ０ ４ ４
摘 要 ： ｏｏ ｓｉ 圈 是 常 用 的 脉 冲 电 流 测量 工 具 之一 ， 与 主 放 电 回路 有 良好 的 电气 绝 缘 ， 构 简单 ， 。本文建立 了测量 系统 中 Ｒ ｇｗ ｋ 线圈 的模 拟 电路模 型 ， 易 ｏｏ ｓｉ 根据被 测电流 的特 点 ，
利 用 Ｐ ＰＣ Ｓ ＩＥ仿 真 ， 别 分 析 了 普 通 Ｒ 分 Ｃ积 分 和 有 源 积 分 的 测 量 效 果 。仿 真 和 实 验 结 果 均 表 明 ， 源 积 分 有
Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈相 比于普通 Ｒ ｏｏ ｓｉ Ｃ积分可以明显提高系统 带宽 ， Ｐ Ｎ中进行 测量时能真实反映实际波形 。本 在 Ｆ 文所建立 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈模拟 电路仿真模 型， ｏｏ ｓｉ 对基于 Ｒ ｇｗ ｋ 线圈 的大 电流测量具有一定 的指导意义 。 ｏｏ ｓｉ 关键词 ： 冲成型 网络 ； 脉 脉冲电流 ； ｏｏ ｓｉ 圈； Ｒ ｇｗ ｋ 线 频带 ； 积分器
Ｔｈ ｎａｏ ｉｃ ｉ ｍｏ ｌｏ ｇ ｗｓ ｉｃ ｉ ｉ ｓａ ｌｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． Ａｃ ｏ ｄｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓｏ ａ － ｅ ａ ｌ ｇ ｃｒ ｕ ｔ ｄｅ ｆＲｏ ｏ ｋ ｏ ｌ ｓｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｃ ｒ ｎｇｔ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｍｅ ｓ
ｆ ｌ ｒ ｓ ａ 厶 ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｈ ａ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｅ ｂ ｏ ｏ ｙ ｅ ２７ ｅｅ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｃ ｅ ｔｏ ｉｓ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ
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中国 电子科 技 集 团公 司第二十 七研 究所 ， 州 ５ ０ ７ 郑 Ｉ ０ ４ ４
摘 要 ： ｏｏ ｓｉ 圈 是 常 用 的 脉 冲 电 流 测量 工 具 之一 ， 与 主 放 电 回路 有 良好 的 电气 绝 缘 ， 构 简单 ， 。本文建立 了测量 系统 中 Ｒ ｇｗ ｋ 线圈 的模 拟 电路模 型 ， 易 ｏｏ ｓｉ 根据被 测电流 的特 点 ，
利 用 Ｐ ＰＣ Ｓ ＩＥ仿 真 ， 别 分 析 了 普 通 Ｒ 分 Ｃ积 分 和 有 源 积 分 的 测 量 效 果 。仿 真 和 实 验 结 果 均 表 明 ， 源 积 分 有
Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈相 比于普通 Ｒ ｏｏ ｓｉ Ｃ积分可以明显提高系统 带宽 ， Ｐ Ｎ中进行 测量时能真实反映实际波形 。本 在 Ｆ 文所建立 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈模拟 电路仿真模 型， ｏｏ ｓｉ 对基于 Ｒ ｇｗ ｋ 线圈 的大 电流测量具有一定 的指导意义 。 ｏｏ ｓｉ 关键词 ： 冲成型 网络 ； 脉 脉冲电流 ； ｏｏ ｓｉ 圈； Ｒ ｇｗ ｋ 线 频带 ； 积分器
Ｔｈ ｎａｏ ｉｃ ｉ ｍｏ ｌｏ ｇ ｗｓ ｉｃ ｉ ｉ ｓａ ｌｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． Ａｃ ｏ ｄｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓｏ ａ － ｅ ａ ｌ ｇ ｃｒ ｕ ｔ ｄｅ ｆＲｏ ｏ ｋ ｏ ｌ ｓｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｃ ｒ ｎｇｔ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｍｅ ｓ
基于Rogowski线圈的大电流测量
导线) 。 在利用 Rogow sk i 线圈测量大电流时, 将线 圈围绕载有被测电流的导体。 可以证明, 测量线圈所交链的磁链与被测电流 存在线性关系。 当测量线圈绕制非常均匀, 在测量线 圈单位长度 d l 上的小线匝所交链的磁链为: d7 ′ = (W l ) S B l d l 式中, B l 为磁感应强度在 Rogow sk i 线圈轴线方向 的切线分量; S 为小线匝所围的面积; W 为 Rogow s2 k i 线圈小线匝的总匝数。 整个 Rogow sk i 线圈小线 匝所交链的磁链
u0 = - Guc
其中, C 1 为 ( 1 + G ) C。上述 4 式联立消去 i1、 u1 和 u c , 进行拉氏变换可得测量电路传递函数: ( 下转第 10 页)
・7・
J an. 2002 H IGH VOL TA GE EN G I . 28 N o. 1 N EER I N G V o l 性指数 L ip isch itz a 来刻划。 设 0 ≤ a ≤ 1, 在点 x 0 若存在常数 K , 对 x 0 的领 域 x , 使得 f ( x ) - f ( x 0 ) ≤ K x - x 0 a 成立, 则 称函数 f ( x ) 在点 x 0 是 L ip isch itz a。 如果 a = 1, 则函数 f ( x ) 在 x 0 可微, 称函数 f ( x ) 没有奇异性。 如果 a = 0, 则函数 f ( x ) 在 x 0 间 断。 a 越大, 奇异函数 f ( x ) 接近规则; a 越小, 奇异函数 ( f x ) 在 x 0 点变化越尖锐。 函数 ( 或信号) 的奇异度可 通过小波变换模极大值在不同尺度的数值计算。 函 数 f ( x ) ∈ L 2 (R ) 与 其 小 波 变 换 满 足 j a j W s f ( x ) ≤ K ( 2 ) 。当 s 为 2 且W 2 j f ( x 0 ) 是小波 变 换模极大值时, 可得 W 2 j f ( x 0 ) = K ( 2 j ) a , 从而 L ip isch iz a 可由下式来计算: a = log 2 (W 2M + 1 f ( x 0 ) W 2M f ( x 0 ) ) , M ∈ Z 分析认为小波分析方法定点有其很大的优越 性。 但小波种类很多, 采用哪种小波确定行波到来时 间更准确, 有待进一步研究。
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
学
号
***
学生
姓名
***
专业
班级
应电-2
题
目
题目名称
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
题目性质
1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；
理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）
2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）
题目类型
1.毕业设计（√）2.论文（）
题目来源
科研课题（）生产实际（）自选题目（√）
ii11脉冲大电流测量概述12罗氏线圈的性能优点13国内外研究及发展现状14本章小结21电流互感器的基本概念22电流互感器的用途23传统电磁式电流互感器的原理24本章小结31罗氏线圈的构造32罗氏线圈的测流原理33rogowski线圈与传统电流互感器的比较1034罗氏线圈的等效电路1135本章小结1341传感头的传递函数1342终端电阻rt的选取1443罗氏线圈的两种类型17431自积分罗氏线圈17432外积分罗氏线圈1944积分器的设计20441无源rc外积分结构及参数设计原理20442有源外积分22443具有低频衰减性能的有源积分器2445仿真电路2846本章小结3451有源器件所需的电源供电问题3452测量小电流的方法探讨34521增加rogowski线圈的互感34522积分器前采用放大环节放大感应的电压信号3753rogowski线圈的抗干扰措施3854本章小结38结论39致谢41参考文献42附录144附录250附录355附录460附录5绪论长期以来电流互感器ct对电力系统计量继电保护控制与监视具有非常重要的意义
[4]W.F.Ray,R.M.Davis,“WidebandwidthRogowskicurrenttransducersPart1-TheRogowskicoil,”EPEJoumal,No.3,pp.51-59,1993
号
***
学生
姓名
***
专业
班级
应电-2
题
目
题目名称
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
题目性质
1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；
理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）
2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）
题目类型
1.毕业设计（√）2.论文（）
题目来源
科研课题（）生产实际（）自选题目（√）
ii11脉冲大电流测量概述12罗氏线圈的性能优点13国内外研究及发展现状14本章小结21电流互感器的基本概念22电流互感器的用途23传统电磁式电流互感器的原理24本章小结31罗氏线圈的构造32罗氏线圈的测流原理33rogowski线圈与传统电流互感器的比较1034罗氏线圈的等效电路1135本章小结1341传感头的传递函数1342终端电阻rt的选取1443罗氏线圈的两种类型17431自积分罗氏线圈17432外积分罗氏线圈1944积分器的设计20441无源rc外积分结构及参数设计原理20442有源外积分22443具有低频衰减性能的有源积分器2445仿真电路2846本章小结3451有源器件所需的电源供电问题3452测量小电流的方法探讨34521增加rogowski线圈的互感34522积分器前采用放大环节放大感应的电压信号3753rogowski线圈的抗干扰措施3854本章小结38结论39致谢41参考文献42附录144附录250附录355附录460附录5绪论长期以来电流互感器ct对电力系统计量继电保护控制与监视具有非常重要的意义
[4]W.F.Ray,R.M.Davis,“WidebandwidthRogowskicurrenttransducersPart1-TheRogowskicoil,”EPEJoumal,No.3,pp.51-59,1993
电子式互感器工作原理
二、工作原理
罗氏（Rogowski）线圈原理示意图： 罗氏（Rogowski）线圈原理示意图：
非磁性骨架
i(t)
ห้องสมุดไป่ตู้
Z
e(t)
二次绕组
二、工作原理
（2）低功率小铁心线圈原理 小铁芯线圈式低功率电流互感器是传统电磁式 电流互感器的一种发展，小铁心线圈式低功率 电流互感器的一种发展， 电流互感器包含一次绕组小铁心和损耗极小的 二次绕组。二次绕组上连接集成元件Ra 因此， Ra， 二次绕组。二次绕组上连接集成元件Ra，因此， 其二次输出为电压信号。二次电流I2 其二次输出为电压信号。二次电流I2 在集成元 上产生的电压降Us Us， 件Ra 上产生的电压降Us，其幅值正比于一次电 流且同相位。而且，互感器的内部损耗和负荷 流且同相位。而且， 要求的二次功率越小，其测量范围越宽、 要求的二次功率越小，其测量范围越宽、准确 度越高。其原理图如下： 度越高。其原理图如下：
二、工作原理
低功率小铁心线圈原理示意图： 低功率小铁心线圈原理示意图：
二、工作原理
电子式电压互感器工作原理： 电子式电压互感器工作原理：
（1）电阻分压原理 电子式电压互感器采用电阻、阻容分压原理， 电子式电压互感器采用电阻、阻容分压原理， 其输出在整个测量范围内呈线性， 其输出在整个测量范围内呈线性，其原理图如 下：
二、工作原理
（3）电容分压原理（户外独立式适用） 电容分压原理（户外独立式适用） 原理示意图如下： 原理示意图如下：
Us*C1/(C1+C2)， e(t)= Us*C1/(C1+C2)，R>>1/(ωC2)
二、工作原理
输出电压由C1和C2的容值比决定。 输出电压由C1和C2的容值比决定。这种分压技术来自 C1 的容值比决定 传统的电容式电压互感器（CVT）， ），目前采用传统的 传统的电容式电压互感器（CVT），目前采用传统的 电容分压器来获得低压小信号（一般为数伏）。 ）。同 电容分压器来获得低压小信号（一般为数伏）。同 上述原理（ 一样要解决C2上电荷释放的问题。 C2上电荷释放的问题 上述原理（2）一样要解决C2上电荷释放的问题。
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(1)绝缘技术要求复杂。体积大而重,成本高；
(2)互感器铁心饱和限制了CT暂态响应的速度和精度；
(3)由于铁心磁饱和及磁滞回线的影响，CT的暂态输出电流严重畸变。
随着电力电子、计算机技术的发展，在电力系统中广泛应用的以微处理器为基础的数字保护装置、电网运行监视与控制系统仅需+5V的电压信号和μA或mA级的电流。因此采用低功率、紧凑型电流代替CT，把大电流变换为数字装置相符合的电流水平，是电力系统技术创新面临的首要任务。
[4]W.F.Ray, R.M.Davis,“Wide bandwidth Rogowski current transducers Part 1 -The Rogowski coil, ”EPE Joumal,No.3, pp.51-59,1993
[5]W.F.Ray, C.R.Hewson,J.M.Metcalfe,“High frequency Effects in Current Measurement Using Rogowski Coil, ”2005 European Conference on Power Electronics and Applications,Vol.2005,pp.1665785,Sept 2005, Dresden, Germany.
[2]W.F.Ray, “Wide Bandwidth Rogowski Transducer: Part 2-Integrator”EPE Journal,Vol.3,No.2, pp.116-122,1993
[3]W.F.Ray, C.R.Hewson,“High performance Rogowski current transducers, ”IAS IEEE Industrial Applications Society, Conference Proceedings,No.5, pp.3083-3090,Rome 2000
由于电力系统的发展以及传统互感器以上限制，迫切需要开发一种新型的电流互感器，使之具有：测量范围大、频带宽、无磁饱和和影响、绝缘性能好且体积小、重量轻、环保无污染的电流互感器。罗氏线圈是均匀围绕在非磁性骨架上的线圈，围绕在导体外，用来测量流过导体的电流。最简单的就是空心圆环。
罗氏线圈是理想的功率电路电流传感器，可以测电流脉冲幅值大，频带宽，无磁芯饱和现象。只受与其相连的信号处理电路的限制。可以与标准的同轴分流器相比较（>1MHz）。重量轻，结构简单，造价低廉。罗氏线圈不是插入式的。其柔性结构使其可以围绕在半导体开关或缓冲器外，这样不用改变电路结构，也就不会影响电路工作。
关键词：Rogowski线圈电流传感器、积分器、传感头等效电路、频率特性
Abstract
For a long time，current transformers(CTs) are important components for current measurement and relaying protection in power system.When traditional electromagnetic type CTs are used for measurement and protection，the problems of Their magnetic path saturation always disturb people.With the development of the computerized and digital technology of measurement and protections devices，the devices don't math with CTs of big output power.Thus electronic current transformers(ETA) based on Rogowski coil with the advantages of small output power，simple construction and ideal linearity attract people's attention and come into extensive research.Rogowski coils are increasingly used to measure high voltage AC current in power industry.The relations between dimensions and electromagnetic of the Rogowski coil have been studied.In this paper, high frequency behavior for a Rogowski coil is analyzed stressly. This paper expounded the principle of measuring current by Rogowski coil and its equivalent circuit model. Corresponding outside integrator circuits are built according with characteristic of the Rogowski.Describeing integrator is main problem in describeing outside integrator circuits.Integrator is a key element in an electronic current transducer based on Rogowski coil. A novel compound integration circuit is described in this paper, which is consisted of self-integration, passive RC integration and active RC integration. This compound integrator improvements the measurement upper bandwidth limit of transducer around coil natural frequency. Simulation waveforms verify the transducer operates with both 50Hz grid current and100A/s pulse current measurement.
本文重点研究了罗氏线圈的工作原理，对频率特性进行分析。按照课题要求，设计合适的积分器。
1.1脉冲大电流测量概述
大电流(Heavy Current)，是一种在工农业生产和科研试验中经常遇到的重要物理量。目前不论在冶金、化学工业中的电解，机械工业中的电镀，电气机车中的牵引系统，电力输配电系统、脉冲功率源和等离子体装置等行业，还是在核物理、大功率电子学等学科领域都会涉及到大电流及其测量问题。
(6)没有由于充油而产生的易燃、易爆等危险，符合环保要求，而且体积小、重量轻、生产成本低。
1.3国内外研究及发展现状
1912年，Rogowski与其同伴W.Steinhaus发表了题为《The Measurement of MagnetMotive Force》的论文，作者根据麦克斯韦第一方程证明了围绕导体的线圈端电压可用来测量磁场强度，并且此电压与线圈形状无关，特别地，称这种线圈为罗氏线圈。后来人们根据全电流定律证明了罗氏线圈可以用来测量脉冲大电流。使用这种测量方式，被测电流的幅值几乎不受限制，反映速度快。不过刚开始获得的准确度并不高（2-3%），而且性能也不够稳定。直到1966年西德的Heumamn改变了罗氏线圈的结构，并将罗氏线圈的测量准确度提高了一个数量级（0.1%），测量时受外磁场和被测导体的位置影响很小，才使得罗氏线圈又被逐渐重视起来。到了80年代中后期，以罗氏线圈为传感头的电子式电流互感器装置的研制成功，进一步加速了它的应用步伐。
根据大电流工作性质状态的不同，常常可分为三大类，即稳态大电流（如直流大电流和交流大电流）、暂态大电流和脉冲大电流（又称冲击大电流）。
1.2罗氏线圈的性能优点
罗氏线圈是一种新型的电流检测元件，它是具有特殊结构的空心线圈，不含铁芯，因此没有因含铁芯而具有的磁芯饱和的缺陷。罗氏线圈具有以下特点：
(1)测量线圈本身与被测电流回路没有直接的电的联系，而是通过电磁场耦合，因此与主回路有着良好的电气绝缘；
Key words：Rogowskicoil transducer, sensing head，integrator，equivalent circuitfrequency characteristic
第1章绪论
长期以来，电流互感器（CT）对电力系统计量、继电保护、控制与监视具有非常重要的意义。但随着电力系统传输容量越来越大、常规的CT因其传感机理而出现不可克服的问题：
学
号
***
学生
姓名
***
专业
班级
应电-2
题
目
题目名称
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
题目性质
1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；
理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）
2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）
题目类型
1.毕业设计（√）2.论文（）
题目来源
科研课题（）生产实际（）自选题目（√）
燕山大学毕业设计/论文
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
***
燕山大学
2012年6月
本科毕业设计（论文）
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
学院（系）：***
专业：08级应用电子
学生姓名：***
学号：***
指导教师：***
答辩日期：2012年6月17日
(2)互感器铁心饱和限制了CT暂态响应的速度和精度；
(3)由于铁心磁饱和及磁滞回线的影响，CT的暂态输出电流严重畸变。
随着电力电子、计算机技术的发展，在电力系统中广泛应用的以微处理器为基础的数字保护装置、电网运行监视与控制系统仅需+5V的电压信号和μA或mA级的电流。因此采用低功率、紧凑型电流代替CT，把大电流变换为数字装置相符合的电流水平，是电力系统技术创新面临的首要任务。
[4]W.F.Ray, R.M.Davis,“Wide bandwidth Rogowski current transducers Part 1 -The Rogowski coil, ”EPE Joumal,No.3, pp.51-59,1993
[5]W.F.Ray, C.R.Hewson,J.M.Metcalfe,“High frequency Effects in Current Measurement Using Rogowski Coil, ”2005 European Conference on Power Electronics and Applications,Vol.2005,pp.1665785,Sept 2005, Dresden, Germany.
[2]W.F.Ray, “Wide Bandwidth Rogowski Transducer: Part 2-Integrator”EPE Journal,Vol.3,No.2, pp.116-122,1993
[3]W.F.Ray, C.R.Hewson,“High performance Rogowski current transducers, ”IAS IEEE Industrial Applications Society, Conference Proceedings,No.5, pp.3083-3090,Rome 2000
由于电力系统的发展以及传统互感器以上限制，迫切需要开发一种新型的电流互感器，使之具有：测量范围大、频带宽、无磁饱和和影响、绝缘性能好且体积小、重量轻、环保无污染的电流互感器。罗氏线圈是均匀围绕在非磁性骨架上的线圈，围绕在导体外，用来测量流过导体的电流。最简单的就是空心圆环。
罗氏线圈是理想的功率电路电流传感器，可以测电流脉冲幅值大，频带宽，无磁芯饱和现象。只受与其相连的信号处理电路的限制。可以与标准的同轴分流器相比较（>1MHz）。重量轻，结构简单，造价低廉。罗氏线圈不是插入式的。其柔性结构使其可以围绕在半导体开关或缓冲器外，这样不用改变电路结构，也就不会影响电路工作。
关键词：Rogowski线圈电流传感器、积分器、传感头等效电路、频率特性
Abstract
For a long time，current transformers(CTs) are important components for current measurement and relaying protection in power system.When traditional electromagnetic type CTs are used for measurement and protection，the problems of Their magnetic path saturation always disturb people.With the development of the computerized and digital technology of measurement and protections devices，the devices don't math with CTs of big output power.Thus electronic current transformers(ETA) based on Rogowski coil with the advantages of small output power，simple construction and ideal linearity attract people's attention and come into extensive research.Rogowski coils are increasingly used to measure high voltage AC current in power industry.The relations between dimensions and electromagnetic of the Rogowski coil have been studied.In this paper, high frequency behavior for a Rogowski coil is analyzed stressly. This paper expounded the principle of measuring current by Rogowski coil and its equivalent circuit model. Corresponding outside integrator circuits are built according with characteristic of the Rogowski.Describeing integrator is main problem in describeing outside integrator circuits.Integrator is a key element in an electronic current transducer based on Rogowski coil. A novel compound integration circuit is described in this paper, which is consisted of self-integration, passive RC integration and active RC integration. This compound integrator improvements the measurement upper bandwidth limit of transducer around coil natural frequency. Simulation waveforms verify the transducer operates with both 50Hz grid current and100A/s pulse current measurement.
本文重点研究了罗氏线圈的工作原理，对频率特性进行分析。按照课题要求，设计合适的积分器。
1.1脉冲大电流测量概述
大电流(Heavy Current)，是一种在工农业生产和科研试验中经常遇到的重要物理量。目前不论在冶金、化学工业中的电解，机械工业中的电镀，电气机车中的牵引系统，电力输配电系统、脉冲功率源和等离子体装置等行业，还是在核物理、大功率电子学等学科领域都会涉及到大电流及其测量问题。
(6)没有由于充油而产生的易燃、易爆等危险，符合环保要求，而且体积小、重量轻、生产成本低。
1.3国内外研究及发展现状
1912年，Rogowski与其同伴W.Steinhaus发表了题为《The Measurement of MagnetMotive Force》的论文，作者根据麦克斯韦第一方程证明了围绕导体的线圈端电压可用来测量磁场强度，并且此电压与线圈形状无关，特别地，称这种线圈为罗氏线圈。后来人们根据全电流定律证明了罗氏线圈可以用来测量脉冲大电流。使用这种测量方式，被测电流的幅值几乎不受限制，反映速度快。不过刚开始获得的准确度并不高（2-3%），而且性能也不够稳定。直到1966年西德的Heumamn改变了罗氏线圈的结构，并将罗氏线圈的测量准确度提高了一个数量级（0.1%），测量时受外磁场和被测导体的位置影响很小，才使得罗氏线圈又被逐渐重视起来。到了80年代中后期，以罗氏线圈为传感头的电子式电流互感器装置的研制成功，进一步加速了它的应用步伐。
根据大电流工作性质状态的不同，常常可分为三大类，即稳态大电流（如直流大电流和交流大电流）、暂态大电流和脉冲大电流（又称冲击大电流）。
1.2罗氏线圈的性能优点
罗氏线圈是一种新型的电流检测元件，它是具有特殊结构的空心线圈，不含铁芯，因此没有因含铁芯而具有的磁芯饱和的缺陷。罗氏线圈具有以下特点：
(1)测量线圈本身与被测电流回路没有直接的电的联系，而是通过电磁场耦合，因此与主回路有着良好的电气绝缘；
Key words：Rogowskicoil transducer, sensing head，integrator，equivalent circuitfrequency characteristic
第1章绪论
长期以来，电流互感器（CT）对电力系统计量、继电保护、控制与监视具有非常重要的意义。但随着电力系统传输容量越来越大、常规的CT因其传感机理而出现不可克服的问题：
学
号
***
学生
姓名
***
专业
班级
应电-2
题
目
题目名称
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
题目性质
1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；
理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）
2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）
题目类型
1.毕业设计（√）2.论文（）
题目来源
科研课题（）生产实际（）自选题目（√）
燕山大学毕业设计/论文
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
***
燕山大学
2012年6月
本科毕业设计（论文）
Rogowski线圈电流传感器的积分器设计
学院（系）：***
专业：08级应用电子
学生姓名：***
学号：***
指导教师：***
答辩日期：2012年6月17日