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1、2002年6月 高 压 电 器 第38卷 第3期·19·文章编号:1001-1609(2002)03-0019-04基于Rogowski线圈电流传感器的研制121翟小社, 王 颖, 林 莘(1.沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110023;2.河北省计量科学研究院,河北石家庄050031)THEDEVELOPMENTOFCURRENTTRANSDUCERBASEDONTHEROGOWSKICOIL121ZHAIXiao2she,WANGYing,LINXin(
2、1.ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China;2.HebeiProvinceAcademyofMetrologicalScience,Shijiazhuang050031,China)摘要:论述了Rogowski线圈电流传感器的系统结构、工作 与带铁心的传统互感器相比,罗氏线圈传感器原理、制作工艺等环节。对罗氏线圈进行了灵敏度测量,并具有以下优点:①测量范围宽,精度高;②稳定可靠,对实验结果进行了分析。另外,论述了罗氏线圈传感器的功同
3、时具有测量和继电保护功能;③响应频带宽;④体能与对应的软硬件措施。对抗干扰问题进行了讨论。积小、重量轻、安全且符合环保要求;⑤易于实现微关键词:Rogowski线圈; 灵敏度; 单片机; 抗干扰机化、网络化。中图分类号:TM835.2 文献标识码:A 基于罗氏线圈的电流传感器具有以下基本功Abstract:Inthispaper,theconstructionofcurrenttransducer能:①电流实时测量和显示;②提供继电保护信号;basedontheRogowskicoili
4、sintroduced,theprincipleofRogowski③具有微机通讯接口。笔者参考国内外有关文献,coilusedincurrentmeasurementisanalysed,theequivalentcircuitisdiscussedandtheexperimentalresultsarepresented.Themea2在试验测试和分析的基础上,对罗氏线圈电流传感suresforimmunityofinterferencearealsocovered.器的结构、原理、工作过程以
5、及抗干扰和提高可靠性Keywords:Rogowskicoil;sensitivity;micro2processor;的措施等方面进行了研究。immunityofinterference2 系统结构组成1 概述长期以来,具有铁心的电磁感应式电流互感器 罗氏线圈电流传感器测试系统如图1所示,由(CT)在继电保护和电流测量中的作用一直占主导以下几部分组成:①罗氏线圈部分;②模拟信号处理地位。但是,随着超高压输电网络的建设,传统的互电路;③单片机采控部分;④输出转换电路;⑤显感器不仅体积和重量加大、
6、价格上升、防爆绝缘困示/通讯接口。难、安全性能下降,更主要的是它带有铁心,频带很窄,磁饱和时二次信号波形严重畸变,作为继电保护[1]用时,反应速度滞后且容易导致继电器误动作。随着电子技术的发展和微机的普及,在继电保护和测量中,控制部分的能量流和信息流分离,因而监测设备不再需要高功率输出的CT。另外,随着变电站综合自动化和配电自动化的应用,要求开发出 电力系统一次电流通过罗氏线圈的耦合以后,具有测量、保护以及通讯能力的电流传感器。从罗氏线圈两端的采样电阻上取到电压信号,经过Rogowski线圈(以
7、下简称罗氏线圈)由于其结构和测模拟信号处理电路加工后送至单片机输入端,经过量原理方面的特点,受到了广泛的关注。A/D转换后,由软件计算分析,最后经过输出转换电路驱动保护动作元件,同时通过显示电路显示各收稿日期:2002-01-17;修回日期:2002-03-14·20·June2002HighVoltageApparatusVol.38No.3种电网参数。感L引起的阻抗以及线圈内阻r相对于Ra很小,可罗氏线圈电流传感器预留了通讯接口,可与上以认为,线圈电压完全降落在Ra上,因此,测量可位机通讯,接
8、受指令并且发送电网参数。以简化为:dI3 罗氏线圈的研制U=M(5)dt当测量工频正弦波电流时,可以简单地计算出:3.1 罗氏线圈测量电流的原理U=100πMI(6)罗氏线圈测量电流的理论依据是电磁感应定律[2]其中,S=U/I=100πM为一次电流和信号电压和安培环路定律。当被测电流沿轴线通过线圈的比例系数,即罗氏线圈测量正弦波的灵敏度。灵时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁敏度数值的稳定性,是反映罗氏线圈测量精度的重场H。由安培环路定律得:要指标,因此,在制作过程中应对
