基于Rogowski线圈的电子式电流互感器传感头1.pdf

·研究与分析·低压电器(2011No．4)

基于Rogowski线圈的电子式电流
互感器传感头

吴山川，闰静，耿英三，程柳
(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710049)

摘要：介绍了基于Rogowski线圈的电子式电流互感器传感头的结构、各部分的
功能及其实现方法。通过理论分析和试验测试，对传感头的各种特性进行了较为深入
吴山川(1985一)，
的研究。
男，硕士研究生，研
关键词：电子式电流互感器；Rogowski线圈；电流传感头；仿真
究方向为金属封闭
中图分类号：TM452文献标志码：A文章编号：1001—5531(2011)04-0009-05
式开关设备用电子
式电流互感器。
SensorHeadofElectronicCurrentTransformer
BasedonRogowskiCoil

WUShanchuan，YANJtng，GENGYingsan，CHENGLiu
(StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationforPowerEquipment，Xi’anJiaotongUniversity，
Xi’an710049，China)

Abstract：ThestructurefunctionsandrealizationmethodofelectroniccurrenttransformerheadbasedonRo—

gowskicoilwereintroduced．Throughtheoreticalanalysisandexperimentaltesting，amorein—depthstudywascar～

riedoutOilvariouscharacteristicsofthetransformer’Shead．

Keywords：electroniccurrenttransformer；Rogowskicoil；currenttransformer’Shead；simulation

示波器测量通过不同大小电流时的电磁式电流互
0引言
感器、线圈、添加反馈电阻的积分器和放大器各自
互感器是电力系统中能量计量和继电保护的的相位，并比较其线性度。运用Matlab软件，分
重要设备，其精度和可靠性对于电力系统的安全别对Rogowski线圈配合理想积分器后的频率响
和经济运行起着至关重要的作用。按照测量参数应特性、对故障电流的响应，以及添加反馈电阻后
的不同，互感器可以分为两大类：测量电压用的电对故障电流的响应进行仿真和分析输出波形，得
压互感器和测量电流用的电流互感器。电压、电到Rogowski线圈配合理想积分器时对故障电流
流互感器分别是将一次侧的高电压、大电流变换的暂态特性具有良好的还原性，阐述了温度对积
成二次侧的低电压、小电流，以供给测量仪器、仪分器的影响。
表、继电保护和其他电气设备的电器。1基于Rogowski线圈的电子式互感
电子式电流互感器主要分为两大类：①基于
法拉第磁光效应(FaradayEffect)原理的电流互感器原理及测试电路
器；②基于空心线圈(Rogowski线圈)的电流传感测量过程中，采用自积分式Rogowski线圈，
器和带铁心的低功率电流传感器。本文主要研究其测量电路原理如图1所示。
基于Rogowski线圈传感头的电子式电流互感器。Rogowski线圈的输出电压与测量电流的关系
通过计算试验用线圈的各种尺寸和参数，用为

闫静(1973一)，男，讲师，博士，从事新型互感器、开关电器理论与应用方面的研究工作。
耿英三(1963一)，男，教授，博士生导师，主要从事电器智能化理论与技术、电器计算机辅助设计与仿真的研究。

一9一
低压电器(2011No．4)·研究与分析·

Rogowski线圈

高压端电路

图3试验原理示意图
图1Rogowski线圈的测量电路原理图

道1

)一
道2
获得的测量值和被测值之间的关系是微分关
道3
系。为了得到与被测电流同相位的信号，必须加．
以积分求得，即在电路中增加一积分环节。采用道4

自积分工作状态，在Rogowski线圈的出口接一个Ch3500IllVCh45GOV～
信号取样电阻，为线圈的自感，r为线圈的内
图4电流为2000A时各器件相位图
阻，c0为等效杂散电容，i。是被测导体电流，其等
效电路图如图2所示。的积分器的输出；通道4测量的是放大器的输出。
2．2线圈输出线性度分析
根据电路原理图进行接线(省略放大器部
分)，分别在未加入积分器和加入积分器时测量
其电流与线圈电压输出峰．峰值及积分器输出峰．
峰值的数据，并对两组数据进行比较。未加入积
分器时测量的电流值及线圈输出电压的峰．峰值
图2Rogowski线圈的等效电路图