[发明专利]一种罗氏线圈型电子式电流互感器谐波计量特性优化方法

权利要求书

1.一种罗氏线圈型电子式电流互感器谐波计量特性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)分别获取罗氏线圈的线圈内阻、线圈自感和线圈杂散电容的决定因素，并分别计算罗氏线圈的线圈内阻、线圈自感和线圈杂散电容；

(2)根据相应的高次谐波条件下输出特性分别对罗氏线圈的线圈内阻、线圈自感和线圈杂散电容进行工艺优化；其中，减小罗氏线圈内阻以提高罗氏线圈在高次谐波条件下的计量特性，罗氏线圈的线圈内阻的影响因素包括线圈骨架尺寸、绕线匝数、绕线电阻率和绕线直径；减小罗氏线圈的线圈自感以提高罗氏线圈在高次谐波条件下的计量特性，罗氏线圈的线圈自感的影响因素包括骨架尺寸、绕线匝数、形成线圈的多匝导线的自感以及线圈输出引出线的自感；减小罗氏线圈的线圈杂散电容以提高罗氏线圈在高次谐波条件下的计量特性，罗氏线圈的线圈杂散电容的影响因素包括绕线密度与绕制层数、线圈屏蔽接地方式、骨架尺寸及其绕线均匀性。

2.根据权利要求1所述的罗氏线圈型电子式电流互感器谐波计量特性优化方法，其特征在于，罗氏线圈的信号输出线路上设置有外积分电路，所述外积分电路采用带惯性环节的有源积分器模型，增大积分电容和惯性环节电阻以提高外积分电路的频率响应范围以及减小积分的非线性误差，并结合罗氏线圈固有参数下的微分特性，匹配外积分电路中的积分时间常数。

3.根据权利要求1所述的罗氏线圈型电子式电流互感器谐波计量特性优化方法，其特征在于，

罗氏线圈感应电动势e(t)的计算公式为：

在罗氏线圈感应电动势e(t)一定的情况下，罗氏线圈的缠绕匝数N的计算公式为：

罗氏线圈的线圈内阻R₀的计算公式为：

罗氏线圈的线圈内感L₀的计算公式为：

L₀＝M·N

罗氏线圈的线圈杂散电容C₀的计算公式为：

其中，i为一次导体流过的瞬时电流；μ₀为真空磁导率，4π×10^-7H/m；N为线圈总匝数，M为互感系数，a为线圈骨架的内径，b为线圈骨架的外径，c为线圈骨架矩形截面的高度，λ为线圈单根绕线的直径与绕线层数的乘积，ρ为绕线电阻率，Ф为线圈单根绕线的直径，ε₀为真空介电常数，ε_r为绕线绝缘材料的相对介电常数。

4.根据权利要求2所述的罗氏线圈型电子式电流互感器谐波计量特性优化方法，其特征在于，所述外积分电路包括一个运算放大器，所述运算放大器的输出端与所述反相输入端之间连接惯性环节电阻，所述惯性环节电阻与积分电容并联连接。

5.根据权利要求4所述的罗氏线圈型电子式电流互感器谐波计量特性优化方法，其特征在于，所述外积分电路的工作频带BW计算公式如下：

其中，f_L为下限频率，f_H为上限频率，R₁为外积分电路中惯性环节电阻，C₁为外积分电路中积分电容，R₀为罗氏线圈的线圈内阻，R_L为罗氏线圈的负载电阻，L₀为罗氏线圈的线圈内感，C₀为罗氏线圈的线圈杂散电容。