基于自积分Rogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究
基于罗氏线圈的电子式互感器研究
基于罗氏线圈的电子式互感器研究聂德宇;李晓敏;王卓远;梁泽宇【摘要】电子式互感器是数字化变电站过程层中的关键设备,用以保证电力系统安全、可靠及经济地运行.其中,基于罗氏线圈的电子式互感器不存在磁饱和问题,频率响应范围宽,易于实现数字化.文中分析了罗氏线圈的测量原理,总结了电子式互感器的整体结构,便于进行后续积分电路的参数设计及仿真.最后,总结了目前电子式互感器研究中存在的问题,并对其发展趋势作了宏观展望.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】2页(P73-74)【关键词】电子式互感器;罗氏线圈;积分电路【作者】聂德宇;李晓敏;王卓远;梁泽宇【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文随着现代电网的发展、能源结构战略的调整，新能源发电以及微电网技术不断提高，传统电网已难以满足未来电网的发展要求。
因此，人们提出了智能电网以弥补传统电网的不足［1］。
智能电网的首要特征，是实现电网参数的实时在线准确监测及数据的传输与存储，以便实现及时调控，保证电网安全和经济地运行。
基于罗氏线圈的电子式电流互感器具有数字化输出、重量轻和暂态性能好等优点，从而成为未来电力系统测量主要发展的方向之一［2］。
罗氏（Rogowski）线圈属于具有特殊结构的空心线圈，空心螺线管均匀绕制在非磁性材料的环形骨架上。
罗氏线圈的相对磁导率与空气中的相对磁导率相同，这也是区别于传统互感器的一个显著特征。
基于罗氏线圈的电子式电流互感器与传统电流互感器的工作原理均建立在法拉第电磁感应定律上。
但是，罗氏线圈具有无磁饱和、测量电流频带宽、响应速度灵敏和测量精度高等特点。
罗氏线圈实际上是一种原边为单匝线圈、副边为多匝线圈的电流互感器，其作用就是将一次侧母线上的高电压大电流信号转变成二次侧的低电压小电流信号，目的是便于后续信号的采集与处理［］。
高压平台上的脉冲电流测量
高压平台上的脉冲电流测量作者：邱瑞周长庚罗勇卢彪来源：《现代电子技术》2012年第09期摘要：为了对高压平台上的脉冲电流信号进行测量，设计并制作了一个自积分式Rogowski线圈并通过光电转换，光纤传输等技术，将测量到的信号传输到低压端对信号进行监测。
在对该测量系统进行标定时，脉冲信号源产生高压脉冲信号，然后使用示波器进行测量，得到一条测量电流和脉冲电压的关系曲线,其线性度良好，因此该装置能够用于高压脉冲电流的测量。
关键词：Rogowski线圈; 光电转换; 单次脉冲电流测量; 高压平台中图分类号：文献标识码：A 文章编号：由于示波器和探头的耐压有限，对于高压平台上的脉冲电流测量，不能直接使用示波器测量电流波形，此外，高电压干扰也会对测量产生一定的影响，所以要测量高压平台上的电流波形，必须把高压端与示波器隔离起来，把大电流信号转换为小电压信号进行测量。
Rogowski 线圈被广泛用做脉冲电流的测量，它是在非铁磁骨架上用铜线绕制而成，具有结构简单、频带宽、测量范围大、精确度高、不存在磁饱和以及良好的热稳定性等优点［1］，此外由于Rogowski线圈是无源器件，降低了对测量环境的要求。
但是线圈需要屏蔽，且线圈的杂散电容也会对信号的测量产生干扰，为了解决这些问题，本文利用Rogowski线圈以及光电转换技术，采用发光二极管、光纤及放大电路，制作了单次脉冲电流的测量系统，测量电流脉宽为300 ns，电流上升沿为140 ns,成功地在30 kV高压平台上对脉冲电流波形进行了测量，解决了高压平台与测量仪器的隔离问题，提高了测量系统的抗干扰能力和精确度，对测量得到的数据进行分析和线性拟合，得到了一条拟合曲线，此曲线具有较良好的线性度，可以用来对后期测量进行查对计算。
Rogowski线圈是通过测量导线上变化电流产生的磁场在线圈上感应出的电信号,确定导线上的电流大小［2］。
Rogowski线圈又可以分为外积分式和自积分式两种,当使用外积分式Rogowski线圈时，必须经过一个RC积分回路,所以限制了其频率响应范围,而自积分式Rogowski线圈的频率响应很高,是测量纳秒级脉冲大电流信号的理想手段,在国外已被广泛应用。
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 【
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电力电缆局部放电检测及模式识别
电力电缆局部放电检测及模式识别作者：江正勾良才杜可义李建文李春鹏来源：《世界家苑·学术》2018年第03期局部放电是一种常见的电气放电现象，它是电气设备在长期运行时绝缘发生损坏的一种征兆。
局部放电类型与程度与绝缘缺陷紧密相关，放电信号识别的目的就是要准确找出信号来源，判断其危害性。
因此，局部放电的模式识别技术的实现就具有相当重要的学术价值和工程实用性。
随着深度学习的方法的提出和不断发展，各种类型的网络结构和优化算法相继被提出。
深度学习的方法能够对大规模的数据进行处理，使用无监督的学习来提取输入的特征，并用深层次的结构发现输入的深层次特征[1]。
因此，深度学习的发展和不断广泛应用，为局部放电模式识别和故障诊断开拓了新的研究方向。
1.局部放电检测1.1局部放电检测方法本文在实验采集数据过程中，运用的传感器是一种基于 Rogowski 线圈（简称罗式线圈）原理制作成的电流传感器。
罗氏线圈具有准确度高、体积小、成本低、适合量产等优势，已经在如电子式电流互感器等测量装置中得到了应用。
1.2 罗氏线圈的工作原理Rogowski线圈是由单导线均匀密布缠绕在由构成的一个环形骨架上构成的，线圈一般为两层，被测电流会成度角穿过骨架圆环的中心点时，就会在环形骨架的横截面上产生变化的交变磁通，并且会随着线圈一次侧的电流改变而变化，随之会在线圈的二次侧绕组上感应到电流和电动势，而且二次侧的感应电动势与一次侧输入信号电流成微分比例关系，这样一来就可以在二次侧绕组上接一个采样电阻组成采样回路，然后就能通过采样电阻两端的电压来分析其自积分变换过程，最后就能得出一次侧采样信号变化过程的规律。
2.局部放电实验2.1电树放电实验对于电树放电，设置油纸绝缘模型，进行如下实验。
为不同加压阶段的局部放电特性，首先应当测量观察试品的耐压特性[3]。
对模型进行阶梯升压，并观察其现象。
局部放电在约交流电压有效值3.5kV出现，此时属于局部放电起始阶段，放电次数和放电量都较小，放电点在工频正、负半周上的分布范围很小，放电量只有100pC左右，且均匀状随机分布。
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。
单级同步感应线圈炮场-路耦合分析与参数优化
单级同步感应线圈炮场-路耦合分析与参数优化邹本贵;李瑞锋;曹延杰;单岳春;王旻【摘要】In order to determine the response current in the drive coil domain, a 2-D mathematical model of field-circuit coupling of the single-stage synchronous induction coilgun (SSICG) is built. Field-circuit coupling analysis program was compiled with ANSYS parametric design language (APDL). The model in the report issued by Sandia National Laboratories was simulated with the program and the results were compared with slingshot simulation results. The launch experiment was done and the current in the discharging loop was measured which was compared with the simulation result. The validity of the program was verified by the results. An optimal mathematical model of the circuit parameters based on field-circuit coupling program was built and the circuit parameters were optimized. Launch experiment was done on the basis of the optimized data and the velocity of the armature was measured. The launching efficiency of SSICG is improved from 1. 14% to 2. 02% .%为了准确地确定驱动线圈中的响应电流,建立了单级同步感应线圈炮二维场-路耦合的数学模型,利用APDL编制了基于场-路耦合数学模型的仿真程序.利用该程序对美国桑迪亚国家实验室公布的同步感应线圈炮模型进行了仿真并与SLINGSHOT仿真结果进行了比较;进行了单级同步感应线圈炮发射实验,测量了放电回路中的响应电流并与仿真结果进行了比较,比较结果均验证了仿真程序的合理性.基于场-路耦合程序建立了单级同步感应线圈炮回路参数的优化数学模型,对放电回路参数进行了优化,根据优化结果进行了发射实验并测量了电枢速度,优化后系统的发射效率1.14％提高到2.02％.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2012(016)011【总页数】6页(P33-38)【关键词】同步感应线圈炮;涡流场;场-路耦合;数学模型;优化【作者】邹本贵;李瑞锋;曹延杰;单岳春;王旻【作者单位】海军航空工程学院指挥系,山东烟台264001;海军航空工程学院研究生管理大队,山东烟台264001;信息工程大学理学院,河南郑州450003;海军航空工程学院指挥系,山东烟台264001;海军航空工程学院指挥系,山东烟台264001;海军航空工程学院研究生管理大队,山东烟台264001【正文语种】中文【中图分类】TM346;TM890 引言对于用电容器馈电的单级同步感应线圈炮(single－stage synchronous induction coilgun，SSICG)，往往已知的是端口电压的约束条件，很难预先得知驱动线圈中响应电流的分布规律［1－5］。
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
罗氏线圈的仿真研究
写论文
准备答辩
指导教师：
职称：讲师
2012年1月5日
系级教学单位审批：
年月日
摘要
电流互感器作为电力系统中的重要设备，对电力系统的正常运行和精确计量起着十分重要的作用。随着国民经济的发展，各种供电电压等级不断出现，对电力系统的测量和保护准确度要求不断提高。传统的电流互感器已经不能满足电力系统的高要求。而Rogowski线圈结构简单、测量精度高、线性度好，在一定条件下Rogowski线圈可以作为电流互感器的替代品。
参
考
资
料
1．Rogowski线圈电磁参数对其动态特性的影响研究.电测与仪表
2．Rogowski线圈的结构、电磁参数对其性能影响的研究.高压电器
3．自查有关资料
周次
1—4周
5—8周
9—12周
13—16周
17—18周
应
完
成
的
内
容
查阅相关文献资料；研究罗氏线圈的测量原理
罗氏线圈的等效电路和特性分析
结构参数对其性能的影响研究
由于罗氏线圈在其结构和测量原理等方面的特点，与带铁心的传统互感器相比，罗氏线圈互感器具有以下几方面的优点：
(l)测量的频带较宽，在没有铁心的情况下将没有磁饱和现象，使之能测量大范围的电流，可以从几安培到几万安培。
(2)同时具有测量和继电保护功能因为不用铁心进行磁藕合，从而消除了磁饱和、高次谐振现象，使其运行稳定性好，保证了系统运行的可靠性。由于实现了大量程测量，因此，一个通道同时具有高精度测量和继电保护功能。
本科毕业设计（论文）
罗氏线圈的仿真研究
2012年6月
本科毕业设计（论文）
罗氏线圈的仿真研究
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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
秒¨ ， 可测 电流 幅值 范 围宽 ， 因而被 广 泛用 于测 量 各种 快速变 化 的大 电流 信 号 ， 如雷 电 冲击 电 流 、 功率 源 中脉 冲 电 流 以 及 局 部 放 电信 号 检 测 等 。Ｒ ｇｗ ｋ 线圈可 以分 为 自积分式 和外 积分 式 两 ｏｏ ｓｉ 种 ， 中 自积 分式 Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈 的结 构 简 单 、 积 其 ｏｏ ｓｉ 体 小、 频率 响应 高 ， 是测 量 纳秒级 脉 冲大 电流信号 的理
第 ２ 卷 第 ２期 ９ ２１ ０ ０年 ４月
电 工 电 能 新 技 术
Ａｄｖ ｎ ｅ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆＥｌｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｅ ｇ ａ ｃ ｄ Ｔ ｃ ｏｏ ｙ ｏ ｅ ｔｉａ ｇｎ ｅ ｉｇ ａ ｄ Ｅｎ ｒ ｙ
Ｖｏ ． ９，Ｎｏ． １２ ２
理 和电路模 型进 行 分 析 基 础 上 ， 立 了 自积 分 Ｒ ． 建 ｏ
收 稿 日期 ：２０ －８２ ０ ９ －７ ０
当测量 脉 冲电 流等 高 频 信 号 时 ， 式 右 端 的微 等 分 项远 大 于 比例项 ， 而可 以 由式 （ ） 出 ， 进 １导
基 金项 目 ：陕 西 省 自然 科 学 基 础 研 究 计 划 资 助 项 目（０ ７ ２ ２ ０ Ｅ２ ）
想手 段 ， 国内外 已被广 泛应用 。 在
２ 自积分 式 Ｒｏ ｏ ｋ 线 圈 的基 本 原 理 ｇ ｗｓ ｉ
Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈 的集总参 数 的等效 电路如 图 １所 ｏｏ ｓｉ
示 ， 中 、 、 。 Ｃ Ｒ 分 别 代 表 线 圈与 一 次 载 流 其 Ｒ 、 导体 互感 、 圈等效 自感 、 圈等 效 内 阻 、 圈等 效 线 线 线 电容 以及线 圈端接 电阻 圳 。 垃
的 电感 、 电容参 数 。利 用求取 的参数及 等 效 电路 ， 其 开环 特性 、 对 闭环 转 移 阻抗 及相 关影 响 因素进 行仿 真 ， 真 与 实验 结果对 比表 明 了所建 立 电路 模 型的合 理性 ， 仿 同时验证 了参数 的 准确性 。 关键 词 ：Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈 ；脉 冲电流 ； 布参数 模 型 ；频率特 性 ｏｏ ｓｉ 分
验测 量或 结合 经验公 式估 算线 圈 的电容 、 电感值 ， 且
图 １ Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈 集 总 参 数 等 效 电路 ｏｏ ｓｉ
Ｆｉ １ Ｌｕ ｇ． ｍｐｅ ｒ ｍ ｅｅ ｉｃ ｉ ｆＲｏ ｏ ｋ ｏｌ ｄ ｐａ ａ ｔ ｒｃｒ ｕ ｔｏ ｇ ｗｓ ｉｃ ｉ
当忽 略 分 布 电 容 Ｃ 。影 响 时 ， 电路 方 程 为 式
中 图分 类 号 ： Ｍ ３ ． Ｔ ８ ５２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３３ ７ （０ ０ ０ ．０７０ １０ ． ６ ２ １ ） ２０ ６ －５ ０ －
１ 引 言
Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈测量 时与被 测 电流 回路通 过 电磁 ｏｏｓｉ 场耦 合 ， 有直 接 的电的联 系 ， 没 与主 回路有 着 良好 的 电气 绝 缘 ， 带 较 宽 ， 升 时 间 快 ， 达 几 个 纳 频 上 可
ｇ ｗ ｋ 线 圈 的等效 电路 模 型 ， 用 Ａ ｓｆＱ Ｄ软件 ｏ ｓｉ 利 ｎｏ ３ ｉ
通过电磁场数 值分析方法提取 Ｒ ｇｗｋ 线 圈的电 ｏｏ ｓｉ 容、 电感 参数 ， 于等 效 电路 分析 了其 频率 特 性 ， 基 并
通 过实 验验证 模 型的合 理性 和准确 性 。
作者简 介：柯春俊 （９ ５ ） １８ － ，男 ， 安徽籍 ，硕士研 究生 ， 从事智能 电器 电磁兼容性及其测试技术方面 的研究 ；
张国钢 （９６） 男， １７．， 陕西籍， 副教授， 博士， 从事智能电器理论与工程方面的研究。
６ ８
ｉ ￡ ｌ ）≈一Ｌ （ ０ ． ｚ （）＝一 ｔ
电 工 电 能 新 技 术 代人 边界条 件 ： （ ＝ｏ ｓ ＝０ ，） ，