罗氏线圈动态模型与工频电流精度：误差分析与应用挑战

罗氏线圈，又称为Rogowski线圈，是一种无铁芯电磁传感器，常用于高精度电流测量。在测量电流时，罗氏线圈的工作原理是利用其与载流导体之间的互感效应，当导体中的电流变化时，会在线圈两端感应出与电流成正比的电压，这个过程可以视为一个微分环节。测量精度的实现通常依赖于一个积分环节，通过不同的积分电路配置，罗氏线圈可以工作在两种主要状态。 第一种工作状态是自积分状态，即罗氏线圈与采样电阻组成一个RL积分电路，如图2-1所示。在这种状态下，测量回路的电压方程包含了电流变化对时间的积分，使得测量结果更加稳定。然而，这种结构也意味着测量精度受到诸如负载、温度漂移以及一次导体与罗氏线圈相对位置等多种因素的影响。实际应用中，要确保长期保持较高的测量精度（例如O．2级），在当前的器件技术和制造工艺水平下是一项挑战。 论文作者张德铭针对这一问题，进行了深入研究。他基于控制理论构建了罗氏线圈的动态模型，着重分析了50Hz工频电流测量的误差来源。研究涉及了不同负载情况下罗氏线圈的频率特性分析，揭示了影响测量误差的关键因素，并通过实验验证了温度漂移和一次导体位置对测量精度的影响。 论文的研究成果对于优化罗氏线圈在电力系统中作为电流互感器的应用具有重要意义，提供了一个理论框架，帮助工程师们更好地理解和提升罗氏线圈的性能，以便在实际应用中实现更高的测量精度和可靠性。然而，要实现长时间的高精度测量，仍需要不断的技术进步和工艺改进。