电子电能表需要对电压与电流信号进行采集，其中电流采集相对来说更难一些，这不仅因为电流互感器需要更宽的动态测量范围以应付不同负载，而且电流波形中还含有很多谐波成分，所以它还必须有更宽的频率范围。本文介绍利用数字积分器将来自rogowski线圈电流感应器的di/dt信号输出转换成合适的信号，并将其应用于大电流电能计量仪表中。

    电子电能表又称为固态电能表，目前大多数先进的电子电能表都采用混合信号结构，前端使用高精度a/d转换器，而在后端使用dsp。一些电表使用分立元件，多数则采用专门设计用于电能计量的asic，这种混合信号结构具有极高的精度和长期稳定性。在对电流和电压取样前，这两种信号都需要进行变换以达到合适的信号电平， 所有电能表都有电压和电流感应元件。其中电流感应较为困难，因为电流感应器需要有一个较宽的动态测量范围，并且由于在电流波形中含有多个谐波分量,所以还要能处理较宽频率范围。随着家庭用电量的不断增长，大电流测量将不仅仅限于工业应用中，如美国住宅新安装的电能表最大能测量200a电流，目前的电流感应技术已不能经济有效地测量如此大的电流。

    rogowski线圈长期用于次级变电站变压器及电焊机之类的电流测量，相比于其它电流感应方式它有很多优点，然而要制造一个能长期稳定工作的模拟积分器相当困难，使得rogowski线圈无法用在电能表应用中。下面介绍rogowski线圈基本原理和新型数字积分器技术，将二者结合起来能使这种电流感应技术成功用于大电流电能表设计。该项技术有很多好处，可作为新型感应器而用在下一代电能表中。

    现有电流感应方案

    目前有三种感应技术最为常用，分别是小电阻电流旁路、电流互感器和霍尔效应传感器。

    ◆小电阻电流旁路

    电流旁路是当前成本最低的一种方案，图1是这种电流测量器件的简化模型。

    小电阻电流旁路技术可用较低成本得到较高精度，而且电流的测量也很简单。在进行高精度电流测量时，需要考虑旁路的寄生电感，该电感量典型值为几个nh，频率较高时它将影响旁路阻抗的幅值；但它对相位的影响即使在工频条件下仍非常大，功率因素较低时会产生明显误差。

    因电压和电流相位不匹配而造成的测量误差百分比可由下式估算：

    误差≈相位差(弧度)×tan(φ)×100%

    上式中的φ代表电压和电流之间的功率因素相位角，必须要特别注意保证内部电压和电流相位精确匹配。

    旁路技术经济可靠，在电能计量应用中被普遍采用，但是因为电流旁路基本是一个阻性元件，它产生的热量与通过电流的平方成正比，所以这一自热问题使旁路技术很少用在大电流电能表中。

    ◆电流互感器

    电流互感器(ct)是一种将初级电流转换成次级小电流的变压器，它是目前大电流电子电能表中使用得最多的感应器。电流互感器可以测量非常大的电流，消耗的功率却很少，但由于是磁化电流，它一般相应会有一个很小的相移(0.1°～0.3°)。如果没有校正，低功率因素下会产生相当大的误差。此外，铁芯使用的铁氧体材料在大电流下会饱和，而且磁化后铁芯还会产生磁滞现象，除非重新去磁，否则精度就会下降。

    当电流涌动超出互感器额定电流，或者在电路中实际有直流元件(如驱动一个大的半波整流负载)时，互感器将会产生饱和现象。目前处理饱和问题的方法是采用磁导率非常高的铁氧体材料，一般使用mu-金属芯，然而与铁芯互感器相比，这种互感器一致性较差而且相移更大，采用mu-金属芯互感器的电能表需要根据电流和温度变化设立多个校正点。

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