1前言
隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的繼電保護與控制已基本實現(xiàn)微機化，設(shè)備體積趨向小型化，這也同樣要求與繼電保護和控制設(shè)備接口的外部測量部分小型化和弱電化。傳統(tǒng)的保護控制設(shè)備由于消耗功率較大，要求外部測量設(shè)備具備一定的輸出功率，以驅(qū)動保護控制設(shè)備的運行。隨著的微處理機的發(fā)展，迫切需要有與之相匹配的直接接口的外部測量設(shè)備的存在，經(jīng)過科學技術(shù)應(yīng)用人員的辛勤工作，找到了一種早已存在的而以前被人們忽視的微電流、電壓輸出設(shè)備，即洛高夫斯基（Rogowski）電流傳感器和分壓器，其輸出的幾百毫安電流/毫伏電壓能直接與微機型保護控制設(shè)備接口，滿足保護控制測量的要求，且基本消除了傳統(tǒng)電磁式電流、電壓互感器磁飽和的缺點。

2電流傳感器
早在1912年，洛高夫斯基通過對電力系統(tǒng)測量的研究，發(fā)明了洛高夫斯基線圈測量原理。洛高夫斯基線圈是一個均勻纏繞的線圈，它具有一個非磁性的芯。洛高夫斯基線圈最基本形狀是一個環(huán)形的空氣芯線圈。

洛高夫斯基線圈可通過將導線繞在一個撓性的管子上，然后將管子兩端彎曲到一起而構(gòu)成。見圖1，繞組經(jīng)過精密制造，具有優(yōu)良的準確度和穩(wěn)定性。

通過線圈的電流感應(yīng)產(chǎn)生一個電壓e，可由以下近似出式給出：

e=-u。NAdI/dt=HdI/dt（１）

其中u。=自由空間的導磁率

N=纏繞密度，[匝數(shù)/米>

A=單匝截面積[米2>

H=線圈靈敏度[Vs/A>

洛高夫斯基線圈由于采用非磁性的線圈芯，故沒有任何非線性飽和效應(yīng)。它允許隔離的電流測量，并具有較寬的帶寬，最大可達1兆赫茲。

洛高夫斯基線圈具有良好的線性特性，且體積小和重量輕。可以認為是理想的電流傳感器。

洛高夫線圈不存在飽和性，它可以用來測量從幾安培到幾百千安的電流，最小值和最大值主要取決于測量的電子元件。

線性帶來以下特點：

l所需要的不同規(guī)格的數(shù)目減少

l高故障電流的準確測量（故障定位，斷路器的狀態(tài)監(jiān)控）

由于洛高夫斯基線圈的輸出與電流的時間導數(shù)成比例，因此需進行積分。早期使用的模擬式積分器誤差較大，應(yīng)用不理想，現(xiàn)采用數(shù)字方法積分，效果較好。

2.1電流傳感器的準確度
影響電流傳感器的準確性有如下原因：

l溫度變化

l裝配出差錯

l其他相電流的影響（串擾）

l初級導體的非無限長度（例如：接近線圈的90。角）

通過嚴格的設(shè)計及制造的質(zhì)量控制，可以降低線圈芯和繞組裝配對精確度的影響，目前傳感器的準確度可以達到0.5。

但0.5的精確度很難滿足電力設(shè)計規(guī)范對計量的±2.0的要求，針對上述影響電流傳感器精確度的因素，可采取如下方法進行解決。

1）采用對溫度反應(yīng)不敏感的特殊材料，以降低溫度對其的影響（見圖2）。

2）測量傳感器的溫度，然后對溫度進行補償。

3）裝配誤差可以用適當?shù)臋C械安裝來消除。一般情況下，電流傳感器是集成在套管中，這樣裝配誤差就可以降低。

4）串擾（其他相電流對于被測量電流的影響）可以通過傳感器的優(yōu)化設(shè)計，從而使串擾影響降到最低。標準傳感器的串擾如圖3所示。在一般保護算法中，相位角的準確度是很重要的。鐵芯電流互感器的缺點是相位移隨電流而改變，特別是在欠激勵或過激勵的過程中。而這種情況對洛高夫斯基線圈來說，已不是問題，因為相位移很小，并且不隨電流而改變。

2.2頻率范圍
電力系統(tǒng)工頻為50赫茲，而洛高夫斯基線圈的頻率范圍為從幾赫茲到10000赫茲以上。故對于保護、監(jiān)控和電力測量來說，完全滿足要求。圖4表示了洛高夫斯基線圈與頻率的關(guān)系。

3．電壓傳感器
測量電壓所用的電壓傳感器是阻抗式的（電阻式或電容式）分壓器（見圖5）。與磁電壓互感器相比，其有優(yōu)點如下：

l無飽和，線性

l體積小，重量輕

l不會引起鐵磁諧振

在電網(wǎng)中，磁諧振是一個問題。這種結(jié)果在許多情況下是：如果在相線和地線之間連接一個普通的電流互感器，將可能發(fā)生熱過載和損壞。電阻式電壓傳感器，由于不存在電感，因此不會引起磁共振。它可在這種特殊情況下被用于測量相線至地線的短路電流。

電阻式分壓器必須能夠承受各種正常情況和故障情況的電壓，以及試驗電壓。這對分壓器提出了較高的要求。在實際中，這就意味著分壓器的電阻值必須很高。此時應(yīng)重點處理雜散電容問題。

3.1電阻式電壓傳感器的準確度
電阻式電壓傳感器的準確度取決于電阻的準確度，或更準確地說，取決于分壓比的準確度。兩個電阻都允許改變，如果在同方向改變的話。不準確性的主要來源是：

l電阻溫度系數(shù)

l電阻電壓系數(shù)

l電阻器的漂移（電壓、溫度）

l雜散電容

l相鄰相線的影