Design of a Rogowski Coil with a Magnetic Core Used for Measurements of Nanosecond Current Pulses

A Rogowski coil is developed to detect the nanosecond pulse signals of the discharge current with a wide bandwidth of 800 kHz to 106 MHz and high sensitivity of 2.22 V/A. Performance tests show that the Rogowski coil has both excellent dynamic and static characteristics. Calibrating results and the comparison between the standard current shunt and the developed Rogowski coil for the measurement of nanosecond discharge pulses demonstrate that the developed Rogowski coil can reproduce the actual waveform of the discharge current accurately.

Rogowski线圈测量误差分析和估计

分析了在Rogowski线圈测量脉冲电流及电网短路电流时电路参数和线圈结构对测量准确度的影响,结果表明:用I1m=nim算式计算脉冲电流幅值I1m时将产生一定误差;利用简化方程确定短路电流大小时同样会产生误差;若线圈均匀缠绕于骨架,其输出信号不受一次电流导体位置和导体倾斜度的影响。修订了脉冲电流及电力系统短路电流的表达式,并以线圈结构变化为例进行了测量误差估计。

用于小电流测量的Rogowski线圈电流互感器

在用 Rogowski线圈测量电流时 ,国外通常把小于 1 0 0 0 A的电流测量统称为小电流测量。当 Rogowski线圈测量小于 1 0 0 A电流时 ,线圈所感应出的电压信号极其微弱 (仅为几 m V到几十m V) ,易受干扰而很难准确测量 ,因此 ,电力系统中研制用于小于或等于 1 0 0 A电流的 Rogowski电流互感器一直是公认的一大难题。文中介绍了一种通过后续电路的处理来测量小电流的新型Rogowski电流互感器 ,给出了其基本原理、实现和频率响应特性 ,最后就额定电流为 1 0 0 A的Rogowski电流互感器给出了实验结果。实验数据证明 ,其精度达到了 0 .2级。这种方法在测量额定值为几十 A甚至几

用Rogowski线圈测量微小电流

介绍了通过连续电路处理的Rogowski线圈测量小电流的原理及其实现 ,并给出额定电流 0 2A时的试验结果 ,其精度达到 0 2级。Rogowski线圈的线性度好、无磁饱和、测量频率范围宽、结构简单 ,适应了电力系统在线测量、数字化继保、控制、故障诊断及电力系统光纤网的发展趋势。

采用Rogowski线圈的PFN脉冲大电流测量技术

为准确测量脉冲成形网络PFN中的脉冲大电流,建立了测量系统中所使用的Rogowski线圈的数学模型,并通过对其数学模型的频域分析,给出了外积分型Rogowski线圈采样电阻的选取方法。同时为使采用外积分型Rogowski线圈的测量系统获得良好的频域特性,给出了一种改进型一次积分电路,并通过MATLAB软件仿真,比较了采用改进型积分电路和普通RC无源积分电路下系统的频域特性。仿真和实验的结果表明,采用所给的改进型一次积分电路能够扩宽整个测量系统的频带以及提高测量系统的灵敏度。

柔性Rogowski线圈的研制

Rogowski线圈由于具有良好的线性度,不存在饱和现象,而且实现了原、副方的电气隔离,在电流测量领域有广泛的应用,但由于其金属外壳,在某些场合的应用受到限制。为此主要研究了柔性Rogowski线圈在测量冲击电流中的应用,首先介绍了外积分式Rogowski线圈的工作原理,然后从时域的角度分别论述了阻尼电阻的选取和电容器的非理想化对柔性Rogowski线圈性能的影响,并分析信号引出线对测量结果的影响。实验证明,通过合理的设计和采取良好的屏蔽措施,柔性Rogowski线圈在测量冲击电流时具有较高的性能和更广泛的应用。

基于PCB平面型Rogowski线圈的电流互感器误差分析及积分器设计

为了进一步提高印刷电路板(PCB)平面型Rogowski线圈电流互感器的测量精度,根据PCB线圈的特点建立了线圈的等值电路;推导出线圈二次感应电压和一次被测电流的关系式。从频率和温度两方面分析了线圈的误差特性,指出线圈信号取样电阻(积分器输入电阻)阻值选择是影响线圈频率与温度特性的重要因素,适当增大取样电阻阻值可改善线圈的频率特性,并推导出了消除温度影响的阻值选择公式。分析了小电流测量时准确度不高的原因,在原积分器低频段引入微分环节可减小其低频段的放大倍数,从而抑制低频干扰。仿真与实验验证了改进的有效性。

一种测量小电流的PCB平面型Rogowski线圈

提出了一种用于小电流测量的印制电路板(PCB)平面型Rogowski线圈电流互感器,给出了其结构和工作原理,推导出了线圈互感系数的计算公式,并分析了其抗外磁场干扰的机理,设计了实验模型。测试结果显示:额定100A的小电流测量准确度达到了0.2级,具有较强的抗电磁干扰能力和抗直流能力,适合作为电子式电能表和继电保护专用电流变换器,也可用于抗直流领域的小电流测量。这对于开发新型电流互感器具有积极的意义。

基于Rogowski线圈的大电流测量

根据 Rogowski线圈的测量原理 ,从理论上推导了传感器与外接电路所构成系统的传递函数 ,并用 MATL AB对测量系统的幅频与相频特性进行了仿真计算。探讨了灵敏度低的问题 。

采用Rogowski线圈测量雷电冲击电流

传统电磁式CT应用在高频大暂态电流测量中存在波形失真的不足,而Rogowski线圈可以较好地用于该类冲击电流幅值及波形的测量.通过对一个实际Rogowski线圈的动态特性进行理论计算并仿真,再与实测结果相对比.对比分析结果表明,Rogowski线圈在大幅度范围里对雷电冲击电流测量精度都能满足要求.

用于小电流测量的高精度Rogowski线圈的研究与设计

在现代电力系统中,Rogowski线圈已被广泛应用于电流测量。但是用于小电流(小于1000A)测量的高精度Rogowski线圈的研制是目前电力系统的一大难题。本文介绍了一种采用新型材料制作的线圈,并且利用后续电路对线圈输出信号进行处理,从而使线圈的精度得到提高。实验表明,在其工作温度范围内线性度非常好,而且其相位差极小,完全满足设计的要求。

基于Rogowski线圈的高压设备工频泄漏电流传感器的研制

利用Rogowski线圈外积分回路具有的选频特性,制作了可以测量微小工频泄漏电流的Rogowski线圈传感器。对该传感器做了特性测试和实际泄漏电流的测量实验,结果表明,该传感器抗干扰能力强、测量精度高,能够满足现场测量的需要。

载流体偏位对大尺寸Rogowski线圈雷电流测量结果的影响

为获取全雷电流波形,需在特高压输电杆塔等构筑物上直接安装Rogowski线圈对雷电流进行监测,但测量结果会因构筑物的存在而受到影响。为此,研究了大尺寸Rogowski线圈在载流体偏位情况下对测量结果的影响。讨论分析了2种不同尺寸线圈的频谱特性及其参数对频域的影响,并分别在载流体偏心和倾斜这2种情况下对Rogowski线圈测量结果所受的影响进行了试验研究。试验结果表明:载流体偏心对测量结果的影响不大,在0～30cm偏心距离(线圈内径为30cm)范围内线圈的测量相对误差均<4%;而载流体倾斜对测量结果的影响较大,在5kA冲击电流下,载流体倾角从0°变为60°时线圈的测量相对误差从1.17%增加到7.4%,在10kA冲击电流作用下,测量相对误差更大,从1.5%增加到17.9%。建议Rogowski线圈尽量垂直于载流体安装,同时载流体偏心距离小于线圈半径的30%时,偏心对线圈测量的影响在工程应用中可忽略。

10/350μs直击雷电流测量用Rogowski线圈的研制

为了兼顾10/350μs直击雷电流波形快速上升的波前部分的高频分量与缓慢变化的波尾低频分量的需求,在对10/350μs波形进行频谱分析的基础上,设计了带磁芯式的宽频自积分Rogowski线圈,满足10/350μs直击雷电流波几十Hz到几百kHz频谱的要求。采用10/350μs直击雷电流的Crowbar回路,对设计的自积分Ro-gowski线圈进行了实验并与标准同轴管式分流器进行了测量结果的比对,实验结果表明:研制的Rogowski线圈对幅值<80kA的10/350μs雷电流波,其峰值、波前时间、半峰值时间等具有较高的测量精度,与标准同轴管式分流器测量结果相比,峰值测量的偏差≤2%,波前时间的测量偏差≤1.5%,半峰值时间的测量偏差≤2%,基本满足10/350μs波形测量精度的要求,可应用于大电流等级的10/350μs直击雷电流的测量以及其它类似场合。

小型大电流Rogowski线圈设计及性能

为适应电流测量的新要求,介绍了一种针对高频大电流测量的小型Rogowski线圈。研究了线圈不均匀放置包括偏心放置和倾斜放置对电流测量性能的影响后提出了线圈屏蔽盒、线圈导线多层绕制和使用磁芯线圈等设计方案,并使用多种结构的线圈测量了电流波形,得到了大量的测试数据。对比国外标准电流测试探头测试数据改进设计,取得很好的效果,并证明了使用磁性材料利于满足线圈自积分条件,但使用磁性材料必须充分考虑工作频带和饱和磁感应强度,相比而言空心线圈的工作频带更宽。

基于Rogowski线圈的工频大电流测试仪的设计

介绍Rogowski线圈的原理,描述工频大电流测试仪系统的各部分硬件电路设计,以及实现系统功能的软件设计。介绍了产品的使用情况。

基于Rogowski线圈的中高压系统母线电流的测量

设计了从中高压系统母线获取电能作为高压侧线路供电的电源,给出了利用Rogowski线圈准确测量母线电流的方法。测试结果表明,高压侧电源在母线电流变化的大范围内都能输出符合要求的电能,采用Rogowski线圈来测量母线电流有效克服了传统电流互感器频带窄且量程小的缺点,在很宽的范围内都呈现良好的线性,测量精度较高。且在高低压侧的无线数据通信中通过引入跳频等抗干扰措施提高了系统的稳定性和可靠性。

用于压接型IGBT器件芯片电流测量的带金属屏蔽层集成PCB Rogowski线圈的研究

柔性直流输电是构建能源互联网的重要途径,其中压接型IGBT器件是柔性直流输电换流阀的核心器件。由于单颗压接式IGBT芯片面积小,通流能力低,为了提高柔性直流输电的输电容量,需要将多颗压接式IGBT芯片并联。但是由于并联芯片电气参数差异,导致IGBT芯片在开关过程中出现不均流以及电流过冲现象。该文在PCB Rogowski线圈集总参数模型的基础上,分析IGBT测试过程中发射极与集电极电压的快速变化形成的电场对PCB Rogowski线圈测量误差的影响,提出用金属屏蔽层来消除电场干扰的方法,并实验验证该方法的有效性。接着仿真和实验分析PCB Rogowski线圈的自感和和分布电容(计及引入屏蔽层后屏蔽层与Rogowski线圈间的电容),首次从等效电路理论模型和实验分析由于屏蔽层引入造成对测量频带范围的不利影响。最后平衡屏蔽层引入的优缺点,设计一款集成的带金属屏蔽层的PCB Rogowski线圈来实时检测特定压接式IGBT器件内部并联芯片的电流。

数字滤波在Rogowski线圈测量冲击电流中的应用

采用自积分式Rogowski线圈测量较小的冲击电流时信号很弱,易受干扰。以金属构架上雷电感应电流的测量为例,讨论了采用直接FFT阈值法、FIR等纹波低通滤波器法和小波变换法三种不同数字滤波方法消噪的效果,并进行了比较。研究表明,小波消噪方法比较适合于这种情况下测量信号的处理。

方形截面Rogowski线圈的一致性分析

为分析Rogowski线圈大批量制造时的一致性特性,推导了方形截面Rogowski线圈的电气参数与结构参数的关系,并分析了主要电气参数对线圈输出特性的影响,基于成品线圈的端口参数测量,提出了一种基于端口参数的校正系数来提高大批量线圈一致性的方法。试验结果表明,采用该方法校正的Rogowski线圈具有较好的一致性,可与积分器随机匹配使用。此方法能有效提高大批量制造Rogowski线圈的一致性,降低了线圈加工过程中的精度要求,具有一定的应用价值。