罗氏线圈雷电流传感器研究
型印刷电路板罗氏线圈电流传感器
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。
基于罗氏线圈的微功耗高精度电流传感器设计
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。
罗氏线圈雷电流传感器研究
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。
罗氏线圈传感器的测量原理
罗氏线圈传感器的测量原理罗氏线圈传感器的测量原理罗氏线圈传感器由罗氏线圈和对其输出电压进行处理的放大积分电路组成。
1罗氏线圈设计基本原理罗氏线圈是一种空心环形的线圈，有柔性和硬性两种，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。
其设计基本原理如图：图2 罗氏线圈基本原理图罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得:∮H·dl=I(t)( 1 )由B=μH，e（t）=dΦ/dt，Ф=N∫B·dS，e（t）=M·di／dt，得：其截面为矩形时，互感系数M和自感系数L分别为：M=μ0Nhln(b/a)/2π( 2 )L=μ0N2hln(b/a)/2π( 3 )上式中，H为线圈内部的磁场强度，B为线圈内部的磁感应强度，μ0为真空磁导率，N为线圈匝数，e（t）为线圈两端的感应电压，a, b分别为线圈横截面的内外径,h为截面高度。
由此可见，线圈一定时，M为定值，线圈的输出电压与di／dt成正比。
2放大积分电路设计原理若想准确还原测量的交流电流i , 必须加一个反相积分电路。
因罗氏线圈感应出的电压很小, 为了放大该感应电压，须在积分器前面加一放大电路。
积分是一个非常重要的环节,被还原的信号非常小, 为方便测量, 先将信号放大再积分,这样一方面可以增大还原信号, 另一方面,电容的存在可以过滤掉不必要的干扰[8]。
基本放大积分电路设计如图3：图3基本放大积分电路设计通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理，可还原出所测量的交流电流。
那么，罗氏线圈的电阻，自感L，互感M及输出电压u1（t）已知，电路中电阻，电容，集成运放电路的参数应如何估计或计算呢？。
Rogowski电流传感器的原理及设计
均为负值。
｜ε｜=
R R -1=
RR RR R
R
RR R
----(2.9)
三、罗氏线圈互感、自感的计算
罗氏线圈作为电流传感器使用时，无论是计算电流
--电压的传输系数（1.11)还是计算传感器的相位误差 （2.3）既需要精确掌握线圈的互感 M，亦要求清楚了解
线圈的自感 L。因此，如何计算线圈的互感与自感便成
ΔM M
ΔX δ
μ =2*10 (尺寸测量误差 1μm时)
我们称之为互感 M 的计算精度，其精度指标仅取决于绕
引入电势源 e(t)后画出的罗氏传感器的等效电路如 图 4 所示。为调校传感器的幅相误差，次级回路引入了 一个调校电阻 Ra, 这时图 4 中用 Rt(铜线电阻)+ Ra 表示 Rs。
图中：IP：初级电流 us(t): 被校传感器的输出电压 e(t): 空芯线圈的电动势 Ra: 调校电阻器（配选） Lƒ: 次级引线电感 Z： 负载阻抗或 Lw: 绕组电感 Rb: 功率因子为 1 的负载阻抗 Rt: 次级绕组与接线的总电阻 Cc: 电缆的等效电容 P1，P2 初级端子 S1,S2: 次级端子
当在截面为矩形的环形骨架上均匀绕有 NW 匝次级 绕组时，其所匝链的总磁链为：
ψ=NwΦ=2Nwa ln xIx10
------- (1.7)
式中，a 以 cm 为单位，I 以 A 为单位。由法拉弟电磁感 应定律易得：
e(t) Ψ=2Nwaln x10 x
------ (1.8)
当 i（t）=√2 ISinωt 即电流随时间按正弦函数规 律变化时有：
---------(2.5)或偏离值Βιβλιοθήκη ：.｜ε｜= RR E
）RU
罗氏线圈电流传感检测技术研究概况重点
罗氏线圈电流传感检测技术研究概况重点前言随着现代工业发展的进步，对于电力和能源的需求日益增长，而工业领域中对电力系统的可靠性、安全性以及节能性要求也越来越高。
因此，在对各种电气设备进行检测和监控的过程中，电流传感检测技术成为了一种非常重要的方法。
而罗氏线圈电流传感技术就是其中的一种。
什么是罗氏线圈电流传感技术罗氏线圈电流传感技术（Rogowski Coil Current Sensing Technology）也被称为“罗氏线圈电流互感器”，它采用的是电感法探测电流的方法，能够带来很多优势。
该技术是通过由多层螺旋绕组成的线圈来实现的。
当电流通过被测导线时，可以在罗氏线圈中产生电流，从而形成电感效应。
罗氏线圈电流传感技术的优秀特点罗氏线圈电流传感技术具有以下几个优异特点：1.非接触性能：罗氏线圈通过其良好的非接触特性可以避免物理上接触导线，避免热的释放和切断导线的损害，从而提高系统的可靠性和精度。
2.较广的测量范围和高精度：罗氏电流传感器可以覆盖从直流到高频范围的多种电流信号测量，满足了各种不同的应用场景，而且精度也相当高，可以达到0.1%~0.5%。
3.良好的抗干扰性：罗氏线圈传感器不仅可以减小外部电磁环境对电气测量的影响，而且可以有效抵抗系统内部电流互感和串扰等干扰信号。
4.简单、结构紧凑、成本低：不同于其他常规测量电器，罗氏线圈电流传感技术无需多余的部分，使得它小巧，便于维护，还具有较低的成本。
技术瓶颈和应用领域尽管罗氏线圈电流传感技术具有诸多的优势，但是在实际的运用中，也存在着一些技术上的瓶颈和限制。
比如：1.作为测量电气信号的一种无源传感技术，罗氏线圈的信号输出极易受到噪声的影响，因此需要利用信号放大技术来强化信号输出。
2.罗氏线圈电流传感也仅仅适用于线圈放置在测量对象周围的场合，因此对于没有接线端子的设备难以使用。
3.受到开关电源噪声的干扰程度较高，当电流经过一快速的上升和下降电压，噪音信号对罗氏线圈电流传感技术的噪声影响就会更加显著。
基于光传感的雷电流测量试验研究
基于光传感的雷电流测量试验研究佘文杰【摘要】文中根据法拉第磁光效应原理,设计实验方案、搭建实验平台,基于光传感技术测量雷电流.实验结果表明,通过OPGW内部光纤可以测到雷击OPGW地线时的雷电流,这为输电线路雷电流的测量提供了一种新思路.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】2页(P97-98)【关键词】光传感;雷电流;试验【作者】佘文杰【作者单位】武汉康普常青软件技术股份有限公司,湖北武汉430073【正文语种】中文近年来，随着输电线路运行范围越来越广，其所处地理环境和气象环境十分复杂，很容易遭受雷击考验。
一旦雷击中线路发生跳闸事故，将会造成经济损失，给人们的生活带来极大不便。
为保障输电线路安全、稳定运行，需要对雷击进行监测。
随着智能电网的发展，当前进行输电线路设计时均会在顶端架设一根光纤复合架空地线(OPGW)，既可起到输电线路防雷的效果，又可以进行通信[1-3]。
国内外学者对雷电流的测量做了大量研究，并取得了一定成果。
早期人们提出利用磁带测量雷电流的方法，后来有人提出通过人工引雷的方法进行测量，但以上方法均基于罗氏线圈感应进行测量，也就是电流互感器的原理方法[4,5]。
本文提出了基于光纤传感的雷电流测量方法，该方法基于法拉第磁光效应原理，通过建立雷电流与光学参量之间的关系，实现雷电流的测量，并通过实验进行了验证。
1.1 法拉第效应原理1845年，法拉第(Faraday)发现当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向上加上一个磁场，则光传播过程中偏振面会转过一个角度，即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应[6-8]。
法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系，促进了对光本性的研究。
之后费尔德(Verdet)对许多介质的磁致旋光进行了研究，发现法拉第效应在很多固体、液体和气体中都存在。
当线偏振光在光纤中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越光纤的长度L的乘积成正比，即ψ=VBL，比例系数V称为费尔德常数，与光纤性质及光波长有关，上述现象就是所谓的法拉第磁光效应[9-10]，如图1所示。