罗氏线圈研制工作报告

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1、PCB罗氏线圈研制工作报告一、概述随着电力系统的发展，电力系统传输的容量不断增加，电网运行电压等级不断提高，目前我国电网已将原来的220Kv的骨干电网提高到了500Kv，随着电压等级的提高，电磁式互感器逐渐暴露出一系列的缺点。绝缘结构更加复杂、制造成本急剧增加；本身固有的磁饱和、动态范围小、通频带窄、剩磁对暂态误差影响较大等缺点，难以满足电力系统智能化、网络化和数字化发展需要。随着微电子技术、微机技术和光纤技术的发展，基于这些技术的新型互感器成了互感器领域中发展的重要方向。Rogowski线圈是一种比较成熟的测量元件，广泛应用于脉冲大电流或直流大电流（后者

2、需要借助特殊的试验方法）测量，但它的测量输出信号比较微弱，无法驱动传统的计量和继电保护装置，在电力系统现场的计量和保护的应用中受到限制，随着数字技术和微型计算机技术的迅速发展和广泛应用，电力系统逐步向自动化、数字化的方向发展，现代测量装置和微机保护设备不再需要大功率驱动，Rogowski线圈应用于电力系统的设想引起了人们的广泛关注，并有望与光纤技术、数字信号处理技术相结合，制造出用于电力系统计量和保护的电流互感器和电压互感器，适应电力系统在线测量、数字化保护、控制、故障诊断以及光纤化的发展。与其他的交流电流测量方式相比，Rogowski16线圈具有自身显著

3、的优点。它不含铁心、频带宽、线性度好、测量范围大、造价低、体积小、重量轻等优点，并且没有饱和与磁滞现象。Rogowski线圈最初用于测量暂态电流；由于没有铁芯，它在测量大幅值短路电流时，不会像带铁芯的电流互感器那样产生磁饱和，使输出波形畸变；用它测量暂态电流时，线圈和被测回路之间没有直接的电的联系，对被测回路影响小，也不会消耗被测回路的能量。随着微机技术的普及应用，在继电器保护和测量中，设备不需高功率输出地电流互感器。因此，低功率输出、测量线性度好、测量频带宽的Rogowski线圈不仅被广泛应用在暂态电流的测量，而且越来越多的应用于电力系统中的电流测量，供

4、测量和保护之用。在很多特定场合取代传统电流互感器。为此，IEC制定了IEC60044—8《ElectronicCurrentTransformer》,以规范电子式互感器的发展。Rogowski线圈就是IEC60044—8规定的电子式互感器的一种。与传统的电流互感器相比，Rogowski线圈有以下优点：1、测量准确度高，设计准确度科大0.1%；2、测量范围宽，由于没有铁芯饱和，同一绕组可测量范围从几安到几千安；3、频率范围宽，一般为0.1到1MHz，特殊的可设计到200MHz；4、可测量其他技术不能使用的受限制领域，而且二次侧开路无危险5、生产制造成本低、体

5、积小、重量轻。16传统的Rogowski线圈在制造时，二次线圈是半手工绕制，线圈密度很难做到恒定，使得测量准确度不高，难以满足计量和批量生产的要求。传统的Rogowski线圈制造方法必须改进才能满足计量和保护的双重要求。研制了一种基于印制线路板的Rogowski线圈的新结构，为了增大互感系数，二次线圈采用了主副印制板结构，可实现完全的生产自动化。一、传统Rogowski线圈传统Rogowski线圈工作原理如图1所示。Rogowski线圈是空心线圈，它是在非磁性材料骨架上均匀绕制多匝小线圈，测量电流时将其环绕在待测载流导体周围，首尾紧密吻合。理想条件下，线圈

6、沿环形骨架绕制非常均匀，同时小线圈所包含的的面积非常细小而又均匀。由全电流定律和电磁感应定律可得到Rogowski线圈感应电压e(t)为：式中为磁链；M为Rogowski线圈互感系数；16为一次侧电流；为真空导磁率；N为线圈匝数；h为线圈骨架高度；Ra为骨架外径；Ri为骨架内径。测量回路的等效电路如图2所示：Rogowski线圈的自感L为：Rc一般为几十千欧，Ro只有几十欧，所以很小，Uout与e(t)非常接近。通过积分器可以将e(t)的波形还原成i(t)的波形，M为常数，通过运算九可以得到i(t)的准确值。一、印制板Rogowski线圈的原理Rogows

7、ki线圈的作为电流互感器具有非常突出的优点，但从分析中可以看出，Rogowski线圈电流互感器的测量准确度取决于一个稳定的互感系数M。为了获得高精度的Rogowski线圈，制作室必须遵循以下远侧：线圈密度恒定；骨架截面积恒定；线圈截面积与中心线垂直；否则将引入较大的测量误差，这对绕制工艺提出了严格要求。一般Rogowski线圈的设计精度可达到0.1%，实际应用时通常为1%到3%，主要原因是手工绕制的Rogowski线圈准确度不高，批量生产时分散性较大，阻碍了产业化发展。印制线路板Rogowski线圈16的出现很好的解决了这些问题，用印制线路板设计的Rogo

8、wski线圈从制造原理上来说，可以做的非常精确，因为其线圈的绕制完