Rogowski线圈电流传感器分析.

1、摘要:介绍了 Rogowski线圈的基本原理，以及其作为电流传感器的的优点。分 析了影响Rogowski线圈精度的主要因素，并提出了提高Rogowski线圈测量精度的 措施。分析了由Rogowski线圈和数字积分器组成的Rogowski电流传感器的稳定 性和线性度。关键词：Rogowski线圈数字积分器Rogowski电流传感器0引言用Rogowski线圈来检测和测量电流已经有几十年的历史了，最早是Rogowski和Stein-haus在1912年提出了使用空芯线圈测量交流电流。其依据的基本原理是 安培环路定理，当把导体从空芯线圈的中间穿过时，导体中交变的电流就会在空芯线 圈上感应出电压，该电

2、压与被测电流的变化率（对时间的微分成正比。因此，只要在 Rogowski线圈后面接一个积分器，就构成了一个完整的Rogowski电流传感器，如图 一所示。采用Rogowski电流传感器来代替传统的电磁式传感器具有很多优势?Rogowski电流传感器具有很很宽的带宽，能够很好的应用于暂态电流的测量，且测量范 围大，同一线圈能够测量100 100KA范围内的电流；，线圈也不会因为过电,绝缘性能好;,重量轻。*Rogowski电流传感器由于没有铁磁材料不会出现饱和 流而损坏，具有很好的线性度；*Rogowski电流传感器与被测电流之间没有电气上的接触*Rogowski电流传感器相比于传统的电磁式传感

3、器体积小由于没有合适的积分器,Rogowski线圈的应用一度受到了限制。随着数字技术 的迅猛的发展，采用大规模集成电路构成的数字积分器，使得Rogowski线圈在性能 和精度上取得了很大的改善。Rogowski电流传感器的应用前景更加广泛。1基本原理Rogowski线圈的简单结构如图二所示,在一个环型的非电磁性的骨架上均匀缠 绕上导线,就构成一个最简单的Rogowski线圈。测量时,被测导体垂直线圈平面，且 位于线圈的圆心处。Rogowski线圈测量电流的基本原理是依据安培环路定理磁场强度H沿空间任一闭合曲线的环路积分等于该闭合曲线所限定的面积 上穿过的电流的代数和。被测电流大小为I ,其产生

4、的磁场强度为H，则有:此时，空芯线圈的磁通为:根据法拉第电磁感应定律，由被测的交变电流在Rogowski线圈上感应出的电压为：其中:为真空中的磁导率；A为骨架的横截面积；N为线圈的匝数；1为骨架的周 长。由此可见，Rogowski线圈的末端输出与被测电流的微分成正比。在实际应用中，常使用线圈的互感系数M ,2测量精度分析由上面的分析可知,Rogowski线圈是由被测电流在线圈中产生的磁场感应出电压来测量的,Rogowski线圈对外部磁场十分敏感。为了防止外来磁场对的测量造成影响,Rogowski线圈一般采用将导线的一断沿 着导线绕的方向在线圈内部横穿一圈的结构，如图三所示。对于沿丫轴和Z轴方向

5、的磁场，根据磁通连续性原理，不会在线圈上感应出电压。对于X轴方向的磁场，即垂直于线圈平面的磁场，如果回穿导线所围的面积等于 线圈相对X轴方向磁场的等效面积，同样根据磁通连续性原理，也不会在线圈上感应出电压。设回穿导线所围成的环的半径为r，线圈的内径和外径分别为a和b，如图四所 示。回穿导线所围的面积为，线圈对X轴磁场的等效面积为，为了抵消沿X轴方向磁场的影响S=S *，则有:要获得更高的精度，骨架材料的选取十分重要。骨架要选择加工性能好 ，不易变 形的材料，而且当温度等外部条件变化时，骨架的横截面积要始终为常数。导线的缠绕要均匀，要保证线圈在几何上的对称性。3实验结果实验表明，采用Rogows

6、ki线圈和数字积分器构成的 Rogowski电流传感器在测 量50Hz电流时，有着很好的线性度和稳定性，在精度上也能够达到0.2%。表一显示了不同幅值的工频电流下，Ro-gowski线圈直接输出电压的幅值和相位 同标准CT (0.02%精度等级的比较：表一:Rogowski线圈与标准CT比较由实验所的数据,对电压幅值进行最小二乘拟合,计算得到拟合系数为：=9.7562幅值最大误差由于输出没有接积分器,Rogowski线圈输出电压的相位比标准 CT的相位滞后90度。相位差最大误差Rogowski线圈输出经数字积分器积分滤波和积分以后，其幅值和相位同标准CT比较结果Rogowski线圈电流传感器分

7、析程汉湘骆国铭(广东工业大学广东省广州市510090洌技交流科技篇2006年06期65同理可得：幅值最大误差a=0.17;相位差最大误差=0.1%在理论上，Rogowski线圈输出积分以后与标准 CT应该不存在相位差，但是实验结果显示两者之间存在一个固定相位差，这是由于数字积分器的延迟造成的，这个固定的相位差能够通过相位补偿来消除。4结论本文从理论和实验两个方面介绍了 Rogowski 线圈作为电流传感器在测量工频电流上的应用，并重点阐述了提高Rogowski线圈的测量精度措施。实验结果表明,Rogowski线圈和数字积分器构成的Rogowski电流传感器在测量工频大电流时，有着十分良好的性能

8、。由于模拟和测试高频大电流十分困难 对于Rogowski的高频性能还需要作进一步的研究。参考文献:1Ward,D A and Exo n J La T Us-ng Rogowski Coils For Tren sie nt Curre nt Measureme ntII2Ray,W F and Davis,R M Wide Bandwidth Rogowski Curre nt Tran sducers: Part2-The Rogowski Coils II ,EpE Journal,Vol3,No1,pp 51-59,March19933Ray,W F and Hewso n,C R H

9、igh Performa nee Rogowski Curre nt Tran sducer EE II ,IEIAS Conf.P roc,Roma,Se ptember20004G.R.Turner,I.W.Hofsajer,RogowskiCoils For Durati on P ulsed Curre nt Measureme ntsII冯慈璋电磁场第115-130页第272-274高等教育出版社摘要:对当前工程监理在投资控制、质量控制中存在的问题进行分析探讨，施工阶段监理工作。关键词:工程建设监理投资控制质量控制、工程概况由于排水系统不完善，现有污水未经有效处理直接就近排入大江、小

10、江、双 河、锦江等水体，致使锦江水系污染严重，影响城市水体功能。为此，根据当地政府总 体规划和旅游发展战略指导思想，为保护旅游城市及下游国家级风景名胜区十里锦 江的水体环境，政府决定实施锦江城市污水综合治理工程，对城市污水进行集中处理 以达到排放标准，控制性详规要求。拟建的锦江城市污水综合治理工程由两部分组成，第一部分为污水截流干管及 污水提升泵站，长度约30KM;第二部分为污水处理厂，占地面积为225X125M。污水 处理厂采用二级生物处理A2/0工艺,分主要处理构筑物和辅助建（构筑物。主要处理构筑物为污水提升泵房、沉砂池、A2/0生物池、终沉池、接触池、污泥脱水间等;辅助处理建（构筑物主要

11、为办公楼、机修间、加氯间等。由贵州三力建设监理有限责任公司承监的第二部分污水处理厂，建设规模为日 处理污水5万m3,经处理后达标的污水将集中排入锦江河道。、投资控制a设计变更说明现建筑业受各方面的影响，有部分稽查人员对设计变更有不同理解及看法，一个 项目需经如下步骤：项目决策初步设计技术设计施工图设计准备施工图设计送、审 后施工阶段设计变更、发包施工竣工验收备案，所以由初步设计发展为施工图设计不属于设计变更范畴，设计变更应该理解为经审查合格后的施工图由于工程需要发 生的设计更改才算设计变更，由概算限量设计到施工图预算过渡不应该理解为设计变更。b、投资控制投资控制的重点在于施工以前的投资决策和设

12、计阶段，而在项目做出投资决策后，控制项目投资的关键就在于设计，而施工阶段的监理的监理工作，对施工阶段以前的工作往往无论为力，只有建议权，如该工程在开工前我单位向设计院建议优化设计方案，如终沉池404棵孔桩把桩数减少、以卵石层作持力层，但都未得相关单位重视，以致工程投资较大造成一定的浪费。施工阶段的监理对投资控制工作严格审查施工单位申报的月、季度计量报表，认真按施工合同核对其工程数量，不超计、不漏计,严格按合同规定进行计量支付签证；1、保证支付签证的各项工程质量合格、数量准确;2、建立计量支付签证台帐，定期与施工单位核对清算;3、按业主授权和施工合同的规定审核变更设计。4、收集、整理有关的施工和

13、监理资料，为处理费用索赔提供证据。往往监理对施工阶段的投资控制效率不大，达到预期效果永不及设计阶段。A2/0生物池、终沉池标段均超预算投资。生物池基础开挖前明知为石方，可招标时规定为土方;终沉池共404棵孔桩招标时不切实际规定孔深按8米计算，实际施工深度平均达17米。象这样的超预算投资监理单位不能不保证工程质量而按投标预算文件控制。近年来，国家出台了建筑法、招投标法、建设工程质量管理条例、材料清单规范计价办法和建设工程监理规范等法律法规,使工程建设有章可循、有法可依。但有些业主法律意识淡薄，或对监理程序不熟悉，使得工程中存在一些挥手工程、政绩工程。国家投资项目业主违规现象交普遍，建立科学合理指

14、引有效管理业主行为十分重要，理顺建筑市场应着重抓项目法人制，建立监管力度。四、质量控制作为工程建设市场三大主体之一，监理理应发挥重要作用。但在工程建设中，重设计、重施工、经监理的观念仍然普遍，有些业主及施工单位对监理单位职责没有正确的认识，令监理工作正常开展受到一定困扰，构筑物砼浇筑过程中施工人员操作不当漏振，出现渗漏,业主公然在承包商面前指责监理单位监理力度不够，而不追究施工单位；且监理在施工工程中以口头、书面、议会上多次通知施工单位严格控制并以不支付进度来严控，施工单位和业主视而不见，业主还为施工单位说情以工程抓进度为由要求拨付工程进度款，这样监理工程师下发的停工通知单，施工单位对监理工程

15、师指令置若罔闻、拒不执行。监理对什么承担责任,建设部颁发的工程监理合同（范本、建筑法以及相关法规均有界定，出现上述情况说明业主对合同及法律法规了解不够，但这种现象影响及坏，对规范建筑市场十分不利。监理单位必须-公正、独立、自主I地开展工程建设监理工作，为业主提供优质、高效的技术服务，公平地维护建设单位和被监理单位的合法权益，各监理人员按守法、诚信、公正、科学 的愿则，尽职尽责对项目进行监理,做到坚持原则,贯彻法规，钻研业务、实事求是，重视数据,公平公正，热情服务。监理机构实行总监理工程师负责制，根据工程特点，分别由土建监理工程师、水电监理工程师、设备安装监理工程师、投资控制监理工程师等负责本专业的现场质量、进度、安