Rogowski线圈电子式电流互感器主要由Rogowski线圈、积分器、供电电源和数据传输通道等部分构成。如图1所示是Rogowski线圈的结构,导线缠绕在圆形非铁磁性材料骨架上,被测的电流导线穿过Rogowski线圈的中心。

图1 Rogowski 线圈结构
测量电流的时,被测电流在Rogowski线圈中感应出正比于电流值的磁场,根据法拉第电磁感应定律、安培环路电流定律、高斯定律,可以得出Rogowski线圈输入输出关系:

其中M为互感系数,由线圈的制作工艺决定。
随着Rogowski线圈电子式电流互感器的发展,传统的绕线式Rogowski线圈,由于其准确度不足够高,绕组不够均匀对称,易收到外磁场干扰,难以批量生产等缺点,应用受到一定的限制。因此,有学者提出一种印刷电路板式Rogowski线圈(见图2),能够进行高精度加工,且参数稳定,适合工业化生产,将会是今后Rogowski线圈电子式电流互感器发展的一个主流方向。

图2 PCB 式Rogowski 线圈结构
积分器是Rogowski 线圈电子式电流互感器的重要组成部分,积分器分为数字式和模拟式,数字积分器精度较高与可控性较强,具有重要的研究价值与光明的研究前景,其结构如图3 所示。

图3 Rogowski 线圈电子式电流互感器总体结构图
一个完整的Rogowski 线圈电子式电流互感器的数字积分器主要包含四个部分,分别为传输及放大模块、ADC 采样模块、数字积分模块、辅助控制模块。Rogowski线圈提供高精度的原电流的微分电压,传输及放大模块将微分电压信号进行传输,并进行放大或缩小处理以满足采样电路的要求,ADC 采样模块对微分电压信号高频高精度采样,数字积分模块将采样后的数字信号进行高精度的积分运算,辅助控制模块负责调控整个积分器的各个模块,使积分器高精度可靠稳定地运行。