雷电流传感器作为架空输电线路和避雷线雷电流全参数在线监测装置的重要组成部分,其性能的好坏直接关系到整个监测节点的性能。对雷电流的测量可以考虑两种方式:磁钢棒和罗氏线圈。磁钢棒可以测量雷电流的幅值和极性,但是测量的雷电流幅值误差较大。罗氏线圈能够准确测量雷电流的波形、幅值和极性,并且具有低功率输出、结构简单、线性度良好等优良特性,对于需要安装在输电线路绝缘子串上的传感器,罗氏线圈由于其具有的诸多优点而成为了首选 。
罗氏线圈是在一个由塑料棒(例如聚酰胺等非磁性材料)构成截面均匀的环形骨架芯,如图3(a)所示 。图3(b)为罗氏线圈截面图。在加工罗氏线圈时,要求必须“回绕”1周,即沿着任意闭曲面环绕线圈,当绕到终点后再稀疏回绕到起点。均匀密绕n匝小线匝后,再在线圈两端接上终端电阻,就可以测量交变大电流。罗氏线圈有自积分和外积分两种积分方式,自积分型线圈测量系统频带窄,适合测量上升时间很短的陡脉冲电流;而外积分型线圈测量系统频带宽,适合测量上升时间平缓的宽脉冲电流。该装置选用外积分结构。

外积分是在罗氏线圈的输出端接一个Rc积分器,构成外积分电路。外积分状态下其等效电路如图4所示。积分环节中,以RC电路为例,它的传递函数可以写为:

可以写出线圈的传递函数:

测量回路的传递函数:

总传递函数为:

罗氏线圈在微分状态下,采样电路 较大,故 较小,在 <甜 。时,测量环节包含一个振荡环节,在对数幅频特性如图5所示 。
