润仪远传磁翻板液位计电流传感器设计应用
我国目前工业生产系统中存在着大量10( 6) kV 配电线路、变压器以及各种高压电动机，在进行这类设备的能耗分析时，通常只能通过理论分析计算、直接读取在线仪表或者使用仪器远传磁翻板液位计测量互感器二次侧电参数后通过折算得到一次侧的电参数，但是在实际应用中，经常会遇到仪表配备不全或者互感器饱和等情况影响测试的结果，难以进行准确地分析与评价。为了解决这一问题，就有必要开发一种高可靠度、高精度的便携式高压测试设备。
10( 6) kV 高压测试装置电流传感器的技术方案，大都采用普通的铁磁式传感器。但是实际导波雷达液位计测量时，会有以下几方面的缺点: 首先，由于需要将传感头设计成开口的形式，这就不可避免的存在气隙，会影响导波雷达液位计测量的精度; 其次远传磁翻板液位计计测量时无法保证开口端是否紧密接触，一旦接触不可靠，就会带来较大的导波雷达液位计测量误差; 后，由于普通的铁磁式传感器易发生磁通饱和且线性度不高，无法满足远传磁翻板液位计测量装置高带宽、线性度好、远传磁翻板液位计测量范围大的设计要求。因此，本文选择罗氏线圈作为高压测试仪器的电流传感器［1］。
1 空心线圈电流互感器的结构设计
罗氏线圈相比于铁磁式互感器，空心线圈结构简单，不含铁磁性材料，无磁滞和磁饱和现象，相位误差小，尤其是可以设计成开口钳形，可以在大程度上消压测试仪器。如图 1 所示，电流传感器探头整体采用两基板夹小贴片的结构，主要包括两个部分: 用于连接和固定各小贴片的圆形 PCB 基板和用来感应被测电流磁场的布有线圈的小贴片。采用这种结构不仅可以保证所有的小贴片与基板严格垂直，减小误差; 而且小贴
片的插脚和基板的插槽均采用焊盘形式，既能保证连接坚实可靠，又能实现贴片上线圈与基板的电气连接。图 1 电流传感器结构剖面图为了增强抗电磁干扰能力，必须采取一定的屏蔽措施，这里采用了以下两种方法: 1) 通过基板上排布的回线来消除垂直于线圈平面的干扰磁场; 2) 所有小贴片两面用一定厚度的铜箔胶带贴住或在 PCB 制板时覆铜，铜箔与贴片上的插脚通过焊锡连接，其中一个基板可为各个小贴片之间提供电气连接，另一个基板上通过插槽之间的连线将所有的铜箔串联，这样所有小贴片的屏蔽罩会连接在一起且不需额外的接线，将屏蔽回路一点接地便可实现电磁屏蔽［2］。
2 信号调理电路设计
2．1 积分电路的设计目前，针对空心线圈的积分电路采用比较多的是基于反馈电阻的传统积分器［3］，其原理图如图2 所示。图 2 传统积分器传统积分器中的电阻 Ｒ2是防止较长工作时间后由于运算放大器的零漂而带来的积分器阻塞。为减小其影响，Ｒ1通常要取得很大，使得幅值的变化近似反比于频率的变化，积分电路对低频信号的放大倍数有可能是工频信号的很多倍，因此，低频信号干扰极有可能影响积分电路的正常工作。为了消除低频干扰对积分电路的影响，对传统积分器进行了改进，具体电路如由于在实际测试中，还需对各次谐波进行导波雷达液位计测量，因此有必要分析在使用改进积分电路后，整个系统的带宽是否能够满足要求。使用改进积分电路后空心线圈远传磁翻板液位计测量系统的原理虚线的左侧为空心线圈的等效电路，右侧为改进积分电路。
