电子式电流互感器的定义
2000年，IEC根据基于光学和电子学原理的电流互感器(ECT)的发展趋势，制定了关于ECT的IEC60044-8标准，明确电子式电流互感器(Electronic Current Transformer: ECT)指采用传统电流互感器(CT),霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部分，利用光纤作为一次转换器和一次转换器之间的传输系统，并且装有电子器件作测量信号的传输和放大，其输出可以是模拟量或数字量。由于其中某些类型要利用光学器件对电流传感且全部利用光纤传输信号，故电子式电流互感器亦称为光学电流互感器(Optical Current Transformer: OCT)
电磁互感器的优点在于性能比较稳定，适合长期运行.并且具有长期的运行经验。
电磁互感器的缺点：
磁式电流4.感器(Current Transformer: CT)己暴露出下述内在的致命弱点:1绝缘问题：传统电磁式电流互感器采用的空气绝缘，油纸绝缘，气体绝缘乃至串级绝缘都不能满足随电压等级日益增长而更为苛刻的运行条件，在超高压等级使用电磁式电流互感器会产生绝缘击穿的潜在危险;2误差问题：电磁式电流互感器的闭合铁芯由于电流的非周期分量作用而饱和，导磁率急剧降低，使误差在过渡过程中上升到不能允许的程度3铁磁谐振效应：由于电流互感器电感饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压;4电磁式互感器含有铁芯，因此动态测量的范围小，频带窄面对暂态过程测量性能差；此外还有，输出端开路时导致高压危险;
体积重量均大，成本过高; 易产生干扰；不易与数字设备连接；因有绝缘油而导致易燃易爆炸等。已难以满足电力系统在线检测，高精度故障诊断，电力数字网发展需要
电子互感器的优点
1)数字化输出，简化了互感器与二次设备的接口，避免了信号在传输、储存
和处理中的附加误差，提高了系统可靠性。
2)信号光纤传输，抗电磁干扰性能好，在强电磁环境中保证信号的精确性
和可靠性。
3)无铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振现象，线性度好，绝缘简单，动态测量
范围大、频带宽、精度高。而且体积小、重量轻、低成本，减小了变电
站的面积，。
4)低压没有开路危险，没有因存在绝缘油而产生的易燃、易爆等危险
电子式电流互感器没有磁饱和、铁磁谐振等问题由于电磁式电流互感器使用了铁心，不可避免地存在磁饱和、铁磁共振和磁滞效应等问题，而电于式电流互感器采用的是磁光玻璃、光纤或电子线路。不存在这方面的问题。
电子式电流互感器绝缘结构简单，绝缘性能好。电磁式电流互感器的绝缘结构非常复杂，尤其是对于电压等级比较高的电流互感器来说，绝缘部分要消耗大量的电工材料，体积也非常庞大。而电子式电流互感器由于采用了光纤和比较轻便的绝缘子支往，其绝缘结构比较简单，绝缘性能也比较好、
(3)电子式电流互感器动态测量范围大，精度高。电网正常运行时，流过电流互感器的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，辣路故障时的电流越来越大。电磁式电流互感器f}I为存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，不能同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，测量额定电流的范围从几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安墙。个电子式电流互感器可同时满足计量和继电保护的
需要、从而避免多个CT的冗余问题。
(4)电子式电流互感器抗电磁干扰性能好，低压侧无耳路高压危险。根据电磁式电流互感器的测量原理它的二次回路不能开路，低压侧存在开路高压危险。由于电子式电流互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤的联系，而光纤具有良好的绝缘性能，可保证高压回路与二次回路在电气上完全隔离低压侧没有因开路而产生高压的危险，而且避免了电磁干扰的影响
(5)电子式电流互感器频率响应范围宽。电子式电流互感器实际能侧量的频率范围主要取决于电子线路部分，这种电流互感器已被证明可以侧出大电流与直流电流的测量，而电磁式电流互感器则难以进行这些方面的工作。
(6)电子式电流互感器体积小、质量轻，给运输与安装带来了较大的方便。它还可以用来测量电网中不同地点的电流。据美国西屋公司公布的345kV的电子电流互感器，其高度为2.7m，质量为IOgkg:}而同电压等级的充油电磁式电流互感器高为S.lm,质量为2300kg。因此，电子式电流互感器在运输与安装方面比电磁式电流互感器方便。因其质量轻，可以将其做成便携式的产品，用来测量电网中不同地点的电流。
(7)电子式电流互感器没有因充油而产生的易燃、易爆炸等危险。电磁式电流互感器一般采用充油的办法来解决绝缘问题，这样不可避免地存在易燃、易爆炸等危险;而电子式电流互感器绝缘结构简单，可以不采用油绝缘，在结构设计上就可以避免这方面的危险。
(8>电子式电流互感器适应了电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。根据目前的数字化继电保护的需要，电流互感器应该能够提供数字化的电流信号。电子式电流互感器与电磁式电流互感器相比更容易实现这些功能，可以广泛地应用于电流测量、继电保护、高频分析等各个方面、
与电磁式电流互感器相比，电子式互感器其有如下的一系列优点:
绝缘性能优良，造价低。绝缘结构简单，随电压等级的升高，其造价优势愈加明显。
在不含铁芯的电子式互感器中，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。
电子式互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤联系，抗电磁干扰性能好。
电子式互感器低压侧的输出为弱电信号，不存在传统互感器在低压侧会产生的危险，如电磁式电流互感器在低压侧开路会产生高压的危险。
动态范围大，测煲精度高。电磁感应式电流互感器因存在磁饱和问题，难以实理大范围测量，同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，额定电流可测到几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安培。
频率响应范围宽。电子式电流互感器已被证明可以测出高压电力线上的谐波，还可进行暂态电流‘高频大电流与直流电流的测量。
没有因充油而产生的易燃、易爆等危险。电子式'.感器一般不采用油绝缘解决绝缘问题，避免了易燃易爆等危险。
体积小、重量轻。电子式互感器传感头本身的重量一般比较小。据前美国西屋公司公布的345 k V的光学电流互感器(OCT).其高度为2.7m.重量为109kg.而同电压等级的充油电磁式电流互感器高为6 .1m，重达77l8kg，这给运输与安装带来了很大的方便。
可以和计算机连接，实现多功能，智能化的要求，适应了电力系统大容量、高电压，现代电网小型化、紧凑化和计量与输配电系统数字化、微机化和自动化发展的潮流. 电子互感器的缺点：
但是，这些缺点被认为是暂时的，随着光电子技术和计算机技术的进步，这些缺点将是可以消除的。
电子互感器的分类：
按照高压区工作单元是否需要供电，ECT 通常可分为有源型和无源型两大类
其中无源型电流互感器又分为磁光型，全光纤型，混合电流型
按照传感机理分类分为Faraday电磁感应原理鹤Faraday磁旋光效应原理
电子式电流互感器有两种传感原理:Faraday电磁感应原理和Faraday磁旋光效应原理。属于Faraday电磁感应原理的有铁心线圈和空心线圈两种传感结构，空心线圈结构的电流互感器又叫做Rogowski线圈电流互感器。属于Faraday磁旋光效应原理的包括块状玻璃和光纤两种传感结构，这类电流互感器又叫做光学电流互感器。Rogowski线圈电流互感器和光学电流互感器是两种主要的电子式电流互感器。
工作原理：有源型电流互感器以电磁感应为其工作原理，以各种采样线圈为其传感器
无源型电流互感器以法拉第效应为其工作原理，以光纤或光学玻璃传感头为其传
感器
有源型电流互感器的工作原理：
这种电流互感器与无源式电流互感器相比主要的不同之处在于它在高电位侧的传感头采用
的是电子器件，而不是采用磁光晶体或光纤。因此，高电位侧必须有相应的供电
电源。
有源型 ECT(Active ECT: AECT) 通常的构成包括高压侧部分，光纤传输部分和低压侧部分。
高压侧的 采样线圈对一次电流采样形成采样信号，经放大、调制（直接 A/D 转
换[2]、相位调制[3]、频率调制 [4]与脉 宽/脉位调制[5]等）后，经电光转换形成光信
号，再经由光纤传递到低压侧，进行逆变换，转成电信号经适 当处理后输出。其
中，光纤是联系高、低压侧的介质，并未参与到对电流的传感过程中去。因而，
AECT 实际上是一种光纤传导技术和 CT 技术的组合体，属于非功能型光纤传感
器的范畴。
无源电流互感器的优缺点： 无源式电子电流互感器的优点在于其传感头在设计上没有电
源的供应问题，但是这种互感器在技术上与磁光材料的选择有密切的关系。磁光
材料在外界环境的温度、压力等参数变换的情况下的稳定性是一个技术上难以解
决的问题。
无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比
较好，缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的
影响，影响了实用化的进程，虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度，
各种方法都在实验室条件下取得了一定成果，但都不同程度地存在着通用性差、
装置复杂等缺点，未能有效克服这个困难，其研究还有待进一步深入。
有源电流互感器的优缺点：有源式电子电流互感器的优点在于采样精确度比较高，结构更加
简单，比较容易和计算机实现直接通信。但是它的缺点在于传感头的电源供应和
传感头的工作稳定性还有问题，存在精确度低、电子线路工作不稳定以及抗干扰
能力差等。
由于传感头完全由电子线路构成，而它的电源供应是通过光电池等光电转换器件得到
的，如果传感头电子线路消耗能量过大，那么电必将要求能量提供单元提供更高
的能量输出，这会将整个系统的结构复杂化，因此，应该尽量减小电子线路的功
率消耗，以有限的能量实现较为完整的功能。应该尽量采取低功耗的电子线路和
器件组合来完成传感头的功能，这是设计的一个难题。同时，如何给电子线路提
供稳定的电源也是一个很重要的问题、由于电源的J_作是否稳定将直接影响到
系统的精确度问题，所以，如何减少电源的纹波，加强传感头的抗干扰性能将是
一个重要的技术难题。
(2)传感头的抗干扰问题由于传感头安装在电流母线侧，电流流过母线
将会造成空间强大的电磁辐射。这些辐射将对传感失电子线路产生比较强的电磁千扰，影响
系统的可靠性和稳定性。如何对传感头采用合理可行的抗于扰措施和电磁屏蔽方
法仍然是需要解决的难题之一、
有缘电流互感器高压侧电源问题：常见的为 AECT 高压侧电路供电技术有悬浮电源技术
[14-15]、激光供电技术[2]与太阳能电池供电技术 [16-18]。其中悬浮电源技术比较接
近实用，但需采用特制小 CT 自一次电流取能，电源电路需采取必要的措 施使其
在很宽的一次电流范围内能够正常工作，且需采取适当的措施防止电压/电流浪
涌损毁电路，并应考 虑电磁屏蔽等问题以满足电磁兼容要求；激光供电优点明显
但成本昂贵导致难以采用；太阳能电池供电不 很方便且供电功率偏小。
有源电流互感器前景展望
随着超高压输电网络的建设，冲击电流达百万级甚至更大的电力装备的应用，传统的电磁式电流互感器很难满足电力系统的进一步发展要求，需寻找更理想的新型电流互感器。一种基于现代光电、半导体技术和计算机技术成就而发展的电气测量的新方法应运而生。
尽管无源型 ECT 比有源型有更长的研究历史，但由于有源型 ECT 采用的主要是相对成熟的电子技术， 故其有可能先于无源型实现实用化。依据 IEC60044-8 标准制定出的适应本国情况的国家技术标准是 ECT 研发的技术依据与法规性保障。我国制定 ECT 技术标准的工作目前正紧张进行。此外，尽管国际电工委员会已颁布的 ECT 技术标准中包含了 ECT 输出接口的规定，但与其连结设备的接口问题尚未解决，这是阻碍 ECT 投入实用的障碍之一。这方面虽然已有研究报告[72-73]，但仍需重点研究并尽快建立与 ECT 接口适 配的后续设备接口标准。虽然国外有源型与无源型 ECT 均已见产品宣传，但尚未见大规模投入使用的报道。 为了实用，现有 ECT 的温度与振动稳定性仍有待于进一步提高。对于 ECT 优越性的宣传、提高电力行业 有关人员对 ECT 技术的了解与认同程度也是实现 ECT 实用化必须解决的问题之一。由于 ECT 技术具有传 统 CT 无法比拟的内在优点，加之 ECT 技术的日趋成熟、技术法规环境的建立、业内人士认同程度的提高， 因此 ECT 必然具有十分美好的实用化前景。
无源式电子互感器一次侧不需供电电源.具有较大的优势，但光学装置制作工艺复杂，稳定性不易控制，而有源式电子互感器目前研究较为成熟、实际投人运行比较多，获得了大量的现场运行经验，有望首先得以推广应用。
国际电工委员会关于电子式互感器的标准已经出台，我国的电子式互感器国家标准己基本完成，近期将公布，国家电子式互感器的检测中心已经建立于武汉高压研究所，这预示着电子式互感器的产品化应用已经具备了行业规范，为其市场化提供了基础平台。 国内外的研究结构和生产厂家经过3。多年的研究和探素，不少企业投资电子式互感器制造领域，在实验室和现场挂网都积累了一定的经验.推动了产品化、市场化的进程。
电网改造及数字化自动化的需求，在未来的几年内，会在各种电网等级中将会大量安
装和使用.由干电子式互感器的优点.电子式互感器全面代替传统的互感器是不可避免的。
电子电流互感器低功率应用的原因
目前，在电力系统中广泛应用的以微处理器为基础的数字保护装置、电网运 行监视与控制系统以及发电机励磁控制装置等，不再需要用大功率来带动，仅需
士5v的电压信号和uA或mA级的电流就可以了〔i;}。因此采用低功率、紧凑型电压 和电流量测代替常规PT和CT将高电压、大电流变换为数字装置所要求的电压和电 流水平，是电力系统技术创新面临的重要任务。这对降低电力系统建设和运行成 本，提高电力系统可靠性具有重要意义。
定义定理：
（磁光式电流互感器）法拉第(Faraday)磁光效应： MOCT的工作原理为当一束线偏振光通过置于磁场中的磁光材料时，线偏振光的偏振面就会线性随着平行于光线方向的磁场的大小发生旋转。通过测量载流导体周围线性偏振光偏振面的旋转角度，就可间接地测量出导体中的电流值。
由于目前尚无高精确度测量偏振面旋转的检测器，所以通常采用检偏器将线偏振光的偏振面角度变化的信息转化为光强变化的信息，然后通过光电管将光信号变为电信号，并进行放大处理，以正确反映最初的电流信息。这种电流互感器要求磁光晶体传感头具有较稳定的上作条件，而且在外界应力、温度等条件变化的情况下，保护较稳定的Verdet常数，因此对系统的电子电路系统的稳定性要求较高。
主要问题有:
1 (2)光学系统的长期稳定性。光学部件准确定位的困难，组装时的应力会导致双折射。双折射效应使入射到磁光材料的线性偏振光变成椭圆偏振光，从而使检偏器的输出光强度变化不与被测电流成正比。利用双光路减弱干扰双折射时.光路系统相当复杂，这大大影响了FOCT灵敏度和测量精度。
2)干扰问题。由于采用的是磁光效应的原理，因而容易受到导体周围磁场的影响而产生干扰问题，造成测量误差。
3)环境温度的影响。璃的Verdet常数发生变化温度的变化会导致磁光玻LE D的发光波长随温度的变化而变化，波长的变化又会导致Verdet常数变化
罗氏线圈原理：Rogowski线圈的输出电压与穿过Rogowski线圈的载流体中流过电流的导数成正比，Rogowski线圈相当于一个微分关系，需要一个积分器来进行相位校正还原电流信号。
其测量原理为:当被测电流i通过Rogowski线圈时，在线圈出线端感应出电势E, E与初级电流i的变化率di/dt成比例。该信号经积分器得到与i成比例的电压信号;由发射电路把这个电压信号变成调制光脉冲信号，通过光纤传到低电位，在低电位端，经接收电路变换把光信号解调为电信号，对信号进行处理，还原成所测量的电流信号。
HOCT的技术难点是
1)传感头取信号绕组(即Rogowski线圈)的制作。采样绕组可以用传统的电流互感器，但用传统互感器仍然存在磁饱和问题。Rogowski线圈由环绕于非磁性材料骨架上的导线组成，不存在非线性和磁饱和等现象。因此，如何设计低功率输出、结构简单、线性度良好的Rogowski线圈在这种互感器的研究和设计中就显得尤为重要。
2)供电电源的设计。HOCT高压侧的电子电路需要有电源供应才能够正常运行，由于高压侧和低压侧没有
电磁联系，因此如何解决高压侧的电源问题是HOCT的难点。
高压侧电路的电源问题〔s-ash是电子式电流互感器的技术难点。供电方式有激光 供电、太阳能电池供电、超声波供电等。这些方式的能量都取自外部，不受电力系统 运行状况影响。激光供能属于低压侧外部电源供电方式，稳定性高，但价格比较高。 其他两种方.式比较难实现，成本高，不符合实际。就地解决供电的方案有悬浮式电 源和用高压电容分压器从高压母线上取能量两种。利用集中式电容分压器能同时解 决供电电源问题和电压采样问题，但在电力系统出现故障，线路电压猛跌时也不能正 常供电。悬浮式电源结构简单、成本低廉，缺点是:电力系统小负荷时，不能正常供
电存在死区，可以考虑备用电源(电池)，来弥补供电死区。
1.4光学电流互感器的发展前景
1994年国际电气与电子工程师协会(工EEE)下属新技术工作组和光纤传感 工作组对光纤互感器的发展趋势做了简洁的预言，认为高可靠性、高精度、大 测量范围的光学电流互感器将广泛的应用到电力和其他领域当中，实验室研究 和现场应用的距离将逐步缩小。实践表明光学电流互感器具有以下特点:
1)数字化、智能化是光纤电流互感器发展的必然趋势;
2>光纤电流互感器研究将在理论、实验和实用三个方面更紧密地结合;
3)光纤电流互感器的发展将促进磁、光、电材料的进一步开发。
国际电工委员会(IEC)于1999年出台了“电子式电流互感器”的标准草
案工EC60044-8,为开发利用电子式光电电流互感器提供了标准依据。由于光电 式电流互感器和传统的电磁式电流互感器相比有很多突出的优点，预计未来的 50年中，光电式电流互感器会在各种电压等级的电网中大量安装和使用，除此 之外，光电式电流互感器还可以用于一些其他场合，比如便携式电流互感器、 高频电流测量、冲击大电流测量等。
积分器的设计：
3.3传感头用积分器的设计
在设计中用Rogowski线圈外积分模式，由上节知道，Rogowski线圈输出电压正比于一次电流对时间的导数，对其信号调制，需要使用外接积分器将di/dt信号还原成i(t)形式。可见积分器是个十分重要的环节，只有完成精确积分才能保证后级信号变换和整个系统的精度。模拟有源积分器是测量仪器和控制系统中应用比较广泛的一种集成运放电路，本设计中用其做电流信号还原电路。
长期以来，模拟积分器的设计困难严重阻碍了Rogowski线圈的广泛应用，所以现在如ABB公司开发出的PASS系统中，基于Rogowski线圈电流测量的传感头采用了数字积分器实现信号的复原;电能计量上，也有专用的数字积分器芯片(如ADI的ADE7759对Rogowski线圈输出信号进行积分调制。但在设计中并不适用，主要是因为数字积分芯片接口复杂、控制烦琐，不利于简化电路;同时数字积分芯片较低的采样率不能获取充分的电流信息，特别是测量暂态信号时。本文主要探讨模拟积分器的应用问题。以下将对积分器参数对系统测量精度的影响及提高积分器测量精度的一些措施进行研究。
现实中理想运算放大器不可能存在，总会存在失调电压、偏置电流等不理想的因素，从而造成积分误差。
3.4.1线圈设计的原则及测试性能改善措施
Rogowski线圈不存在饱和、具有良好的线性特性，且体积小、重量轻，可以认为是理想的电流传感器。但同时Rogowski线圈也是一个非常敏感的元件，电磁兼容性差，输出易受干扰。线圈的结构设计和绕制影Rogowski线圈量测性能。
在设计和制作Rogowski线圈时应该注意以下问题1.使线圈的感应电势服从安培定律，并且在电流穿过线圈时，线圈的灵敏度与位置无关，必须尽量使线圈的平均半径远大于线圈截面半径，这样可以近似认为整个线圈内部的磁场强度H处处相等。
2.在制作工艺方面:骨架精加工，使截面积均匀。线匝均匀密绕并与磁通方向垂直，从工艺上保证N, S均匀。这样制成的空心线圈为无定向结构，在复杂外界磁场下也能够准确测量被测电流，且母线在线圈内的相对位置变化时引起的误差足够小。考虑到长
期运行、外界环境对温度稳定性的需要，选用热膨胀系数尽可能小的材料制成骨架。选用的漆包线不能过细，以免绕制过程中发生断线
3.尽量使载流导线与线圈成90度，越偏离这个角度，线圈对外界的干扰磁场越敏感。
1.2国内外光学电流互感器的研究概括
20世纪60年代发达国家就开始纯光学电流互感器(OCT)的研究，到90年
代初期就已初具商品使用价值Ut- m, _ i1。美国的五大电力公司各自在1982年左右
成立了OCT专题研究小组，以块状结构的磁光式电流互感器(MOCT)为主，对
MOCT的传感头结构、温度问题、信号处理、计量、继电保护以及MOOT的长期 可靠性问题都做了较为深入的研究，且研制成功了161kV独立式OCT (1986^
1988) ;161 kV组合式光纤电流互感器(OCT)/光学电压互感器(OVT)和161kV的继 电保护式OCT(1987)。日本及德、英、法、瑞士等国在磁光式电流互感器(MOCT ) 上也进行了大量的研究工作。西屋公司研制出的样机于1986年进行过单、三相 计量与继电保护等方面的挂网运行，后被ABB收购。1991年6月ABB电力T&D 有限公司公布了用于计量和继电保护用的345kV电站的OCT系统，运行4个月后， 与标准电流互感器比较，误差仅0. 496。目前，ABB公司不仅拥有电压等级从
72. 5kV到800kV的交流数字光电式OCT，而且也有直流数字光电式OCT，并在多 个地区挂网运行。2000年加拿大的Nxtphase公司利用在激光陀螺研究中的成 果，研制成功全光纤式电流互感器(AFOCT)，其准确度达0. 2级，开发出115kV -500kV全系列全光纤式电流互感器产品，该产品己在美国的亚利桑纳州电力
公司运行。德国西门子公司也在研究类似的全光纤式电流互感器。近年来，由 于全光纤式电流互感器结构简单，灵敏度高，各国都加大了全光纤式电流互感 器的研究力度。
20世纪90年代，随着电子技术和计算机技术的不断发展，集成电路不断 推新，低功耗、高精度、高速度的A/D变换器、压控振荡器信号处理芯片己经 进入实用化阶段，各国开始重视电子式电流互感器的研制工作‘，”。这种传感器
和滋光式电流互感器的主要区别在于传感头完全是由电子线路组成的。英国的 LiverPooL大学于1993年研制的有源式电子互感器，采用参数变压器从电流母 线获得电源供应的方法，传感头采用VFC方式，功率消耗仅为1. 5mW。为提高 系统可靠性，他们设计了两套同样的传感头安装在高压母线侧，当一套系统出 现故障时，另一套备用系统会自动启动工作;为了消除温度对系统的影响，传
感头通过光学温度传感器将传感头的温度信息传递给低电位的接收端，通过温 度补偿的方式消除温度对传感头精确度的影响〔sJ。德国RITZ互感器公司与德国 的大学合作，研究出了同样的产品，近年来，德国的RITZ公司又推出了自己的 电子式电流互感器，测量范围50A^-3000Ao 1992年ABB公司也研制了这种有源 电子式电流互感器。据有关资料报道，ABB研制的A/D采集式电子式电流互感 器的传感头消耗已经降低到150 u W以下，并且已经在110kV的变电站投入运行， 准确度达到了0. 5级，采用是激光供电方式nsl。但在这套系统中，电流的采样 率比较低，仅为I. 5kps,测量出的工频电流信号的相角误差较大。经多年研究
改进后，ABB公司己有72kV^-765kV全系列有源电子式电流互感器产品，采用 Rogowski线圈感应被测电流，额定电流50A }-4000A，整个测量系统的准确度
为0. 5级。Alstom公司也已研制出123^-765 kV电子式电力互感器，自1995年 以来，Alstom公司的电子式电力互感器已有多台在欧洲及北美运行。美国的
Photonic Power Systems公司己经将这种A/D采集式电流互感器产品化，其采
用的也是激光供电方式。这套系统最大的优点在于其将测量和保护两组信号同 时采样并传送给地电位侧的信号处理单元，而且传感头采用多路信号组合方式， 可以同时采集传感头的温度、电压以及报警等信号，已在美国、芬兰等国的变电 站中得到了较广泛的应用。此外，由西门子公司制造的，目前在我国天生桥一 广州500kV换流站成功地安全运行的500kV及35kV的激光供能的电子式电流互 感器己有十几台。
与以上这些国家的产品发展水平相比，我国对于电子电流互感器的研究还 比较落后。近十几年，清华大学、华中科技大学、武汉大学、西安交通大学、 燕山大学、大连理工大学、沈阳沈变互感器制造有限公司和上海MWB互感器制 造有限公司等都较早的在光电式电流互感器进行了研究，也取得了一定的成果。 其中，清华大学和中国电力科学研究院利用国家自然科学基金共同研制110kV 的OCT，于1991年通过国家鉴定并挂网试运行。华中理工大学与广东新会供电 局于1993年12月在广东新会供电局大泽变电站进行正式挂网运行，于1994年 通过原电力部鉴定，对外公布技术指标为110 kV, 100^-300 A，精度为0. 3级。 由于光学器件、电子器件和光电子技术的现状影响了我国对电子式电流互感器 的基础研究，因此，电子式电流互感器的研制还处于初级的状态，准确度约为 0. 5级或略好于0. 5级，大都还未达到上网运行的要求。近年来，清华大学研 制出了有源式电子电流互感器样机，其准确度已接近0. 2级电流互感器的国家 标准
高品质的电流互感器长期以来是电力系统领域的研究热点。
在上个世纪90年代初期之前，提高电流互感器动态测量精度的希望主要寄托于Faraday磁旋光效应原理，开始研究光学电流互感器。早在1965年就出现了挂网试运行的报道。在光纤技术快速发展的推动下，上个世纪80年代研究工作取得系列成果。伴随着挂网运行报道的不断出现，伴随着己经取得了实用化结果的文献宣称，光学电流互感器的实用性却受到了普遍的怀疑。原因是测量精度的温漂问题不能有效解决，块状玻璃传感结构的光学电流互感器还存在长期运行稳定性问题。研究工作从
上个世纪90年代后期逐渐进入了低潮。
上个世纪90年代中期之后，研究重点开始逐渐转向Rogowski线圈电流互感器，标志着研究主流又回到了Faraday电磁感应原理。尽管Rosowski线圈的动态测l量品质受到基本原理的限制，但是可以彻底解决磁路饱和问题，可以大幅度提高故障情况下基波测量的精度。目前研究工作己经取得了实用化成果，在组合电器(GIS)中的应用己经达到了产品化要求，并投入了工程应用。采用与铁心线圈互感器组合的悬挂式Rogowski线圈电流互感器也具备了实用化的技术条件。从传感原理上讲，Faradav磁旋光效应原理明显优越于Faraday电磁感应原理。这是多数研究转向Rogowski线圈电流互感器的同时光学电流互感器的研究并没有停止的关键原因。2004年，自适应光学电流互感器研制成功(参见图4)，有效解决了测量精度的温漂问题和长期运行的稳定性问题。稳态测量精度达到Q2级，非周期分量最大瞬时值误差小于士1%。样机在110 kV输电线路挂网25个月，运行稳定。标志着基于Faraday磁旋光效应原理的电流互感器具备了实用化条件。
日前己经产生了关于电了式电流互感器的国际标准:IEC 60044 - 8这个标准涵盖但并不专门针对光学电流互感器:不仅没有形成对动态电流的测量
精度更加严格的规定，而目也没有形成光学电流互感器精度温漂问题和长期运行稳定性的相关标准。随着光学电流互感器实用化技术的出现，标准也会逐步完善起来。
全文总结：
电流互感器作为电力系统中测量和保护的基本设备，对整个电力系统的可靠性和精确性有至关重要的作用。随着电压等级和电流等级的不断提高，传统电磁式电流互感器基于其本身不可克服的缺点，己经越来越不适应现代电力工业的发展。集光学技术和电子技术于一体的电子式光学电流互感器越来越受到国内外电力行业研究者的重视，研制成功了具有实用价值的产品，取得挂网运行实际经验。
8结论
目前，虽然电子式电流互感器存在着加工工艺要求高、传感头对温度和振动比较敏感、电源、抗下扰等问题，但是电子式电流互感器有着传统电磁式电流互感器无法比拟的优点，它结构简单，灵敏度高，是一种传统电磁式电流互感器的理想替代产品，必将在未来的电力工业中得以广泛的应用。
电子式电流互感器的定义
2000年，IEC根据基于光学和电子学原理的电流互感器(ECT)的发展趋势，制定了关于ECT的IEC60044-8标准，明确电子式电流互感器(Electronic Current Transformer: ECT)指采用传统电流互感器(CT),霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部分，利用光纤作为一次转换器和一次转换器之间的传输系统，并且装有电子器件作测量信号的传输和放大，其输出可以是模拟量或数字量。由于其中某些类型要利用光学器件对电流传感且全部利用光纤传输信号，故电子式电流互感器亦称为光学电流互感器(Optical Current Transformer: OCT)
电磁互感器的优点在于性能比较稳定，适合长期运行.并且具有长期的运行经验。
电磁互感器的缺点：
磁式电流4.感器(Current Transformer: CT)己暴露出下述内在的致命弱点:1绝缘问题：传统电磁式电流互感器采用的空气绝缘，油纸绝缘，气体绝缘乃至串级绝缘都不能满足随电压等级日益增长而更为苛刻的运行条件，在超高压等级使用电磁式电流互感器会产生绝缘击穿的潜在危险;2误差问题：电磁式电流互感器的闭合铁芯由于电流的非周期分量作用而饱和，导磁率急剧降低，使误差在过渡过程中上升到不能允许的程度3铁磁谐振效应：由于电流互感器电感饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压;4电磁式互感器含有铁芯，因此动态测量的范围小，频带窄面对暂态过程测量性能差；此外还有，输出端开路时导致高压危险;
体积重量均大，成本过高; 易产生干扰；不易与数字设备连接；因有绝缘油而导致易燃易爆炸等。已难以满足电力系统在线检测，高精度故障诊断，电力数字网发展需要
电子互感器的优点
1)数字化输出，简化了互感器与二次设备的接口，避免了信号在传输、储存
和处理中的附加误差，提高了系统可靠性。
2)信号光纤传输，抗电磁干扰性能好，在强电磁环境中保证信号的精确性
和可靠性。
3)无铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振现象，线性度好，绝缘简单，动态测量
范围大、频带宽、精度高。而且体积小、重量轻、低成本，减小了变电
站的面积，。
4)低压没有开路危险，没有因存在绝缘油而产生的易燃、易爆等危险
电子式电流互感器没有磁饱和、铁磁谐振等问题由于电磁式电流互感器使用了铁心，不可避免地存在磁饱和、铁磁共振和磁滞效应等问题，而电于式电流互感器采用的是磁光玻璃、光纤或电子线路。不存在这方面的问题。
电子式电流互感器绝缘结构简单，绝缘性能好。电磁式电流互感器的绝缘结构非常复杂，尤其是对于电压等级比较高的电流互感器来说，绝缘部分要消耗大量的电工材料，体积也非常庞大。而电子式电流互感器由于采用了光纤和比较轻便的绝缘子支往，其绝缘结构比较简单，绝缘性能也比较好、
(3)电子式电流互感器动态测量范围大，精度高。电网正常运行时，流过电流互感器的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，辣路故障时的电流越来越大。电磁式电流互感器f}I为存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，不能同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，测量额定电流的范围从几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安墙。个电子式电流互感器可同时满足计量和继电保护的
需要、从而避免多个CT的冗余问题。
(4)电子式电流互感器抗电磁干扰性能好，低压侧无耳路高压危险。根据电磁式电流互感器的测量原理它的二次回路不能开路，低压侧存在开路高压危险。由于电子式电流互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤的联系，而光纤具有良好的绝缘性能，可保证高压回路与二次回路在电气上完全隔离低压侧没有因开路而产生高压的危险，而且避免了电磁干扰的影响
(5)电子式电流互感器频率响应范围宽。电子式电流互感器实际能侧量的频率范围主要取决于电子线路部分，这种电流互感器已被证明可以侧出大电流与直流电流的测量，而电磁式电流互感器则难以进行这些方面的工作。
(6)电子式电流互感器体积小、质量轻，给运输与安装带来了较大的方便。它还可以用来测量电网中不同地点的电流。据美国西屋公司公布的345kV的电子电流互感器，其高度为2.7m，质量为IOgkg:}而同电压等级的充油电磁式电流互感器高为S.lm,质量为2300kg。因此，电子式电流互感器在运输与安装方面比电磁式电流互感器方便。因其质量轻，可以将其做成便携式的产品，用来测量电网中不同地点的电流。
(7)电子式电流互感器没有因充油而产生的易燃、易爆炸等危险。电磁式电流互感器一般采用充油的办法来解决绝缘问题，这样不可避免地存在易燃、易爆炸等危险;而电子式电流互感器绝缘结构简单，可以不采用油绝缘，在结构设计上就可以避免这方面的危险。
(8>电子式电流互感器适应了电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。根据目前的数字化继电保护的需要，电流互感器应该能够提供数字化的电流信号。电子式电流互感器与电磁式电流互感器相比更容易实现这些功能，可以广泛地应用于电流测量、继电保护、高频分析等各个方面、
与电磁式电流互感器相比，电子式互感器其有如下的一系列优点:
绝缘性能优良，造价低。绝缘结构简单，随电压等级的升高，其造价优势愈加明显。
在不含铁芯的电子式互感器中，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。
电子式互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤联系，抗电磁干扰性能好。
电子式互感器低压侧的输出为弱电信号，不存在传统互感器在低压侧会产生的危险，如电磁式电流互感器在低压侧开路会产生高压的危险。
动态范围大，测煲精度高。电磁感应式电流互感器因存在磁饱和问题，难以实理大范围测量，同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，额定电流可测到几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安培。
频率响应范围宽。电子式电流互感器已被证明可以测出高压电力线上的谐波，还可进行暂态电流‘高频大电流与直流电流的测量。
没有因充油而产生的易燃、易爆等危险。电子式'.感器一般不采用油绝缘解决绝缘问题，避免了易燃易爆等危险。
体积小、重量轻。电子式互感器传感头本身的重量一般比较小。据前美国西屋公司公布的345 k V的光学电流互感器(OCT).其高度为2.7m.重量为109kg.而同电压等级的充油电磁式电流互感器高为6 .1m，重达77l8kg，这给运输与安装带来了很大的方便。
可以和计算机连接，实现多功能，智能化的要求，适应了电力系统大容量、高电压，现代电网小型化、紧凑化和计量与输配电系统数字化、微机化和自动化发展的潮流. 电子互感器的缺点：
但是，这些缺点被认为是暂时的，随着光电子技术和计算机技术的进步，这些缺点将是可以消除的。
电子互感器的分类：
按照高压区工作单元是否需要供电，ECT 通常可分为有源型和无源型两大类
其中无源型电流互感器又分为磁光型，全光纤型，混合电流型
按照传感机理分类分为Faraday电磁感应原理鹤Faraday磁旋光效应原理
电子式电流互感器有两种传感原理:Faraday电磁感应原理和Faraday磁旋光效应原理。属于Faraday电磁感应原理的有铁心线圈和空心线圈两种传感结构，空心线圈结构的电流互感器又叫做Rogowski线圈电流互感器。属于Faraday磁旋光效应原理的包括块状玻璃和光纤两种传感结构，这类电流互感器又叫做光学电流互感器。Rogowski线圈电流互感器和光学电流互感器是两种主要的电子式电流互感器。
工作原理：有源型电流互感器以电磁感应为其工作原理，以各种采样线圈为其传感器
无源型电流互感器以法拉第效应为其工作原理，以光纤或光学玻璃传感头为其传
感器
有源型电流互感器的工作原理：
这种电流互感器与无源式电流互感器相比主要的不同之处在于它在高电位侧的传感头采用
的是电子器件，而不是采用磁光晶体或光纤。因此，高电位侧必须有相应的供电
电源。
有源型 ECT(Active ECT: AECT) 通常的构成包括高压侧部分，光纤传输部分和低压侧部分。
高压侧的 采样线圈对一次电流采样形成采样信号，经放大、调制（直接 A/D 转
换[2]、相位调制[3]、频率调制 [4]与脉 宽/脉位调制[5]等）后，经电光转换形成光信
号，再经由光纤传递到低压侧，进行逆变换，转成电信号经适 当处理后输出。其
中，光纤是联系高、低压侧的介质，并未参与到对电流的传感过程中去。因而，
AECT 实际上是一种光纤传导技术和 CT 技术的组合体，属于非功能型光纤传感
器的范畴。
无源电流互感器的优缺点： 无源式电子电流互感器的优点在于其传感头在设计上没有电
源的供应问题，但是这种互感器在技术上与磁光材料的选择有密切的关系。磁光
材料在外界环境的温度、压力等参数变换的情况下的稳定性是一个技术上难以解
决的问题。
无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比
较好，缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的
影响，影响了实用化的进程，虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度，
各种方法都在实验室条件下取得了一定成果，但都不同程度地存在着通用性差、
装置复杂等缺点，未能有效克服这个困难，其研究还有待进一步深入。
有源电流互感器的优缺点：有源式电子电流互感器的优点在于采样精确度比较高，结构更加
简单，比较容易和计算机实现直接通信。但是它的缺点在于传感头的电源供应和
传感头的工作稳定性还有问题，存在精确度低、电子线路工作不稳定以及抗干扰
能力差等。
由于传感头完全由电子线路构成，而它的电源供应是通过光电池等光电转换器件得到
的，如果传感头电子线路消耗能量过大，那么电必将要求能量提供单元提供更高
的能量输出，这会将整个系统的结构复杂化，因此，应该尽量减小电子线路的功
率消耗，以有限的能量实现较为完整的功能。应该尽量采取低功耗的电子线路和
器件组合来完成传感头的功能，这是设计的一个难题。同时，如何给电子线路提
供稳定的电源也是一个很重要的问题、由于电源的J_作是否稳定将直接影响到
系统的精确度问题，所以，如何减少电源的纹波，加强传感头的抗干扰性能将是
一个重要的技术难题。
(2)传感头的抗干扰问题由于传感头安装在电流母线侧，电流流过母线
将会造成空间强大的电磁辐射。这些辐射将对传感失电子线路产生比较强的电磁千扰，影响
系统的可靠性和稳定性。如何对传感头采用合理可行的抗于扰措施和电磁屏蔽方
法仍然是需要解决的难题之一、
有缘电流互感器高压侧电源问题：常见的为 AECT 高压侧电路供电技术有悬浮电源技术
[14-15]、激光供电技术[2]与太阳能电池供电技术 [16-18]。其中悬浮电源技术比较接
近实用，但需采用特制小 CT 自一次电流取能，电源电路需采取必要的措 施使其
在很宽的一次电流范围内能够正常工作，且需采取适当的措施防止电压/电流浪
涌损毁电路，并应考 虑电磁屏蔽等问题以满足电磁兼容要求；激光供电优点明显
但成本昂贵导致难以采用；太阳能电池供电不 很方便且供电功率偏小。
有源电流互感器前景展望
随着超高压输电网络的建设，冲击电流达百万级甚至更大的电力装备的应用，传统的电磁式电流互感器很难满足电力系统的进一步发展要求，需寻找更理想的新型电流互感器。一种基于现代光电、半导体技术和计算机技术成就而发展的电气测量的新方法应运而生。
尽管无源型 ECT 比有源型有更长的研究历史，但由于有源型 ECT 采用的主要是相对成熟的电子技术， 故其有可能先于无源型实现实用化。依据 IEC60044-8 标准制定出的适应本国情况的国家技术标准是 ECT 研发的技术依据与法规性保障。我国制定 ECT 技术标准的工作目前正紧张进行。此外，尽管国际电工委员会已颁布的 ECT 技术标准中包含了 ECT 输出接口的规定，但与其连结设备的接口问题尚未解决，这是阻碍 ECT 投入实用的障碍之一。这方面虽然已有研究报告[72-73]，但仍需重点研究并尽快建立与 ECT 接口适 配的后续设备接口标准。虽然国外有源型与无源型 ECT 均已见产品宣传，但尚未见大规模投入使用的报道。 为了实用，现有 ECT 的温度与振动稳定性仍有待于进一步提高。对于 ECT 优越性的宣传、提高电力行业 有关人员对 ECT 技术的了解与认同程度也是实现 ECT 实用化必须解决的问题之一。由于 ECT 技术具有传 统 CT 无法比拟的内在优点，加之 ECT 技术的日趋成熟、技术法规环境的建立、业内人士认同程度的提高， 因此 ECT 必然具有十分美好的实用化前景。
无源式电子互感器一次侧不需供电电源.具有较大的优势，但光学装置制作工艺复杂，稳定性不易控制，而有源式电子互感器目前研究较为成熟、实际投人运行比较多，获得了大量的现场运行经验，有望首先得以推广应用。
国际电工委员会关于电子式互感器的标准已经出台，我国的电子式互感器国家标准己基本完成，近期将公布，国家电子式互感器的检测中心已经建立于武汉高压研究所，这预示着电子式互感器的产品化应用已经具备了行业规范，为其市场化提供了基础平台。 国内外的研究结构和生产厂家经过3。多年的研究和探素，不少企业投资电子式互感器制造领域，在实验室和现场挂网都积累了一定的经验.推动了产品化、市场化的进程。
电网改造及数字化自动化的需求，在未来的几年内，会在各种电网等级中将会大量安
装和使用.由干电子式互感器的优点.电子式互感器全面代替传统的互感器是不可避免的。
电子电流互感器低功率应用的原因
目前，在电力系统中广泛应用的以微处理器为基础的数字保护装置、电网运 行监视与控制系统以及发电机励磁控制装置等，不再需要用大功率来带动，仅需
士5v的电压信号和uA或mA级的电流就可以了〔i;}。因此采用低功率、紧凑型电压 和电流量测代替常规PT和CT将高电压、大电流变换为数字装置所要求的电压和电 流水平，是电力系统技术创新面临的重要任务。这对降低电力系统建设和运行成 本，提高电力系统可靠性具有重要意义。
定义定理：
（磁光式电流互感器）法拉第(Faraday)磁光效应： MOCT的工作原理为当一束线偏振光通过置于磁场中的磁光材料时，线偏振光的偏振面就会线性随着平行于光线方向的磁场的大小发生旋转。通过测量载流导体周围线性偏振光偏振面的旋转角度，就可间接地测量出导体中的电流值。
由于目前尚无高精确度测量偏振面旋转的检测器，所以通常采用检偏器将线偏振光的偏振面角度变化的信息转化为光强变化的信息，然后通过光电管将光信号变为电信号，并进行放大处理，以正确反映最初的电流信息。这种电流互感器要求磁光晶体传感头具有较稳定的上作条件，而且在外界应力、温度等条件变化的情况下，保护较稳定的Verdet常数，因此对系统的电子电路系统的稳定性要求较高。
主要问题有:
1 (2)光学系统的长期稳定性。光学部件准确定位的困难，组装时的应力会导致双折射。双折射效应使入射到磁光材料的线性偏振光变成椭圆偏振光，从而使检偏器的输出光强度变化不与被测电流成正比。利用双光路减弱干扰双折射时.光路系统相当复杂，这大大影响了FOCT灵敏度和测量精度。
2)干扰问题。由于采用的是磁光效应的原理，因而容易受到导体周围磁场的影响而产生干扰问题，造成测量误差。
3)环境温度的影响。璃的Verdet常数发生变化温度的变化会导致磁光玻LE D的发光波长随温度的变化而变化，波长的变化又会导致Verdet常数变化
罗氏线圈原理：Rogowski线圈的输出电压与穿过Rogowski线圈的载流体中流过电流的导数成正比，Rogowski线圈相当于一个微分关系，需要一个积分器来进行相位校正还原电流信号。
其测量原理为:当被测电流i通过Rogowski线圈时，在线圈出线端感应出电势E, E与初级电流i的变化率di/dt成比例。该信号经积分器得到与i成比例的电压信号;由发射电路把这个电压信号变成调制光脉冲信号，通过光纤传到低电位，在低电位端，经接收电路变换把光信号解调为电信号，对信号进行处理，还原成所测量的电流信号。
HOCT的技术难点是
1)传感头取信号绕组(即Rogowski线圈)的制作。采样绕组可以用传统的电流互感器，但用传统互感器仍然存在磁饱和问题。Rogowski线圈由环绕于非磁性材料骨架上的导线组成，不存在非线性和磁饱和等现象。因此，如何设计低功率输出、结构简单、线性度良好的Rogowski线圈在这种互感器的研究和设计中就显得尤为重要。
2)供电电源的设计。HOCT高压侧的电子电路需要有电源供应才能够正常运行，由于高压侧和低压侧没有
电磁联系，因此如何解决高压侧的电源问题是HOCT的难点。
高压侧电路的电源问题〔s-ash是电子式电流互感器的技术难点。供电方式有激光 供电、太阳能电池供电、超声波供电等。这些方式的能量都取自外部，不受电力系统 运行状况影响。激光供能属于低压侧外部电源供电方式，稳定性高，但价格比较高。 其他两种方.式比较难实现，成本高，不符合实际。就地解决供电的方案有悬浮式电 源和用高压电容分压器从高压母线上取能量两种。利用集中式电容分压器能同时解 决供电电源问题和电压采样问题，但在电力系统出现故障，线路电压猛跌时也不能正 常供电。悬浮式电源结构简单、成本低廉，缺点是:电力系统小负荷时，不能正常供
电存在死区，可以考虑备用电源(电池)，来弥补供电死区。
1.4光学电流互感器的发展前景
1994年国际电气与电子工程师协会(工EEE)下属新技术工作组和光纤传感 工作组对光纤互感器的发展趋势做了简洁的预言，认为高可靠性、高精度、大 测量范围的光学电流互感器将广泛的应用到电力和其他领域当中，实验室研究 和现场应用的距离将逐步缩小。实践表明光学电流互感器具有以下特点:
1)数字化、智能化是光纤电流互感器发展的必然趋势;
2>光纤电流互感器研究将在理论、实验和实用三个方面更紧密地结合;
3)光纤电流互感器的发展将促进磁、光、电材料的进一步开发。
国际电工委员会(IEC)于1999年出台了“电子式电流互感器”的标准草
案工EC60044-8,为开发利用电子式光电电流互感器提供了标准依据。由于光电 式电流互感器和传统的电磁式电流互感器相比有很多突出的优点，预计未来的 50年中，光电式电流互感器会在各种电压等级的电网中大量安装和使用，除此 之外，光电式电流互感器还可以用于一些其他场合，比如便携式电流互感器、 高频电流测量、冲击大电流测量等。
积分器的设计：
3.3传感头用积分器的设计
在设计中用Rogowski线圈外积分模式，由上节知道，Rogowski线圈输出电压正比于一次电流对时间的导数，对其信号调制，需要使用外接积分器将di/dt信号还原成i(t)形式。可见积分器是个十分重要的环节，只有完成精确积分才能保证后级信号变换和整个系统的精度。模拟有源积分器是测量仪器和控制系统中应用比较广泛的一种集成运放电路，本设计中用其做电流信号还原电路。
长期以来，模拟积分器的设计困难严重阻碍了Rogowski线圈的广泛应用，所以现在如ABB公司开发出的PASS系统中，基于Rogowski线圈电流测量的传感头采用了数字积分器实现信号的复原;电能计量上，也有专用的数字积分器芯片(如ADI的ADE7759对Rogowski线圈输出信号进行积分调制。但在设计中并不适用，主要是因为数字积分芯片接口复杂、控制烦琐，不利于简化电路;同时数字积分芯片较低的采样率不能获取充分的电流信息，特别是测量暂态信号时。本文主要探讨模拟积分器的应用问题。以下将对积分器参数对系统测量精度的影响及提高积分器测量精度的一些措施进行研究。
现实中理想运算放大器不可能存在，总会存在失调电压、偏置电流等不理想的因素，从而造成积分误差。
3.4.1线圈设计的原则及测试性能改善措施
Rogowski线圈不存在饱和、具有良好的线性特性，且体积小、重量轻，可以认为是理想的电流传感器。但同时Rogowski线圈也是一个非常敏感的元件，电磁兼容性差，输出易受干扰。线圈的结构设计和绕制影Rogowski线圈量测性能。
在设计和制作Rogowski线圈时应该注意以下问题1.使线圈的感应电势服从安培定律，并且在电流穿过线圈时，线圈的灵敏度与位置无关，必须尽量使线圈的平均半径远大于线圈截面半径，这样可以近似认为整个线圈内部的磁场强度H处处相等。
2.在制作工艺方面:骨架精加工，使截面积均匀。线匝均匀密绕并与磁通方向垂直，从工艺上保证N, S均匀。这样制成的空心线圈为无定向结构，在复杂外界磁场下也能够准确测量被测电流，且母线在线圈内的相对位置变化时引起的误差足够小。考虑到长
期运行、外界环境对温度稳定性的需要，选用热膨胀系数尽可能小的材料制成骨架。选用的漆包线不能过细，以免绕制过程中发生断线
3.尽量使载流导线与线圈成90度，越偏离这个角度，线圈对外界的干扰磁场越敏感。
1.2国内外光学电流互感器的研究概括
20世纪60年代发达国家就开始纯光学电流互感器(OCT)的研究，到90年
代初期就已初具商品使用价值Ut- m, _ i1。美国的五大电力公司各自在1982年左右
成立了OCT专题研究小组，以块状结构的磁光式电流互感器(MOCT)为主，对
MOCT的传感头结构、温度问题、信号处理、计量、继电保护以及MOOT的长期 可靠性问题都做了较为深入的研究，且研制成功了161kV独立式OCT (1986^
1988) ;161 kV组合式光纤电流互感器(OCT)/光学电压互感器(OVT)和161kV的继 电保护式OCT(1987)。日本及德、英、法、瑞士等国在磁光式电流互感器(MOCT ) 上也进行了大量的研究工作。西屋公司研制出的样机于1986年进行过单、三相 计量与继电保护等方面的挂网运行，后被ABB收购。1991年6月ABB电力T&D 有限公司公布了用于计量和继电保护用的345kV电站的OCT系统，运行4个月后， 与标准电流互感器比较，误差仅0. 496。目前，ABB公司不仅拥有电压等级从
72. 5kV到800kV的交流数字光电式OCT，而且也有直流数字光电式OCT，并在多 个地区挂网运行。2000年加拿大的Nxtphase公司利用在激光陀螺研究中的成 果，研制成功全光纤式电流互感器(AFOCT)，其准确度达0. 2级，开发出115kV -500kV全系列全光纤式电流互感器产品，该产品己在美国的亚利桑纳州电力
公司运行。德国西门子公司也在研究类似的全光纤式电流互感器。近年来，由 于全光纤式电流互感器结构简单，灵敏度高，各国都加大了全光纤式电流互感 器的研究力度。
20世纪90年代，随着电子技术和计算机技术的不断发展，集成电路不断 推新，低功耗、高精度、高速度的A/D变换器、压控振荡器信号处理芯片己经 进入实用化阶段，各国开始重视电子式电流互感器的研制工作‘，”。这种传感器
和滋光式电流互感器的主要区别在于传感头完全是由电子线路组成的。英国的 LiverPooL大学于1993年研制的有源式电子互感器，采用参数变压器从电流母 线获得电源供应的方法，传感头采用VFC方式，功率消耗仅为1. 5mW。为提高 系统可靠性，他们设计了两套同样的传感头安装在高压母线侧，当一套系统出 现故障时，另一套备用系统会自动启动工作;为了消除温度对系统的影响，传
感头通过光学温度传感器将传感头的温度信息传递给低电位的接收端，通过温 度补偿的方式消除温度对传感头精确度的影响〔sJ。德国RITZ互感器公司与德国 的大学合作，研究出了同样的产品，近年来，德国的RITZ公司又推出了自己的 电子式电流互感器，测量范围50A^-3000Ao 1992年ABB公司也研制了这种有源 电子式电流互感器。据有关资料报道，ABB研制的A/D采集式电子式电流互感 器的传感头消耗已经降低到150 u W以下，并且已经在110kV的变电站投入运行， 准确度达到了0. 5级，采用是激光供电方式nsl。但在这套系统中，电流的采样 率比较低，仅为I. 5kps,测量出的工频电流信号的相角误差较大。经多年研究
改进后，ABB公司己有72kV^-765kV全系列有源电子式电流互感器产品，采用 Rogowski线圈感应被测电流，额定电流50A }-4000A，整个测量系统的准确度
为0. 5级。Alstom公司也已研制出123^-765 kV电子式电力互感器，自1995年 以来，Alstom公司的电子式电力互感器已有多台在欧洲及北美运行。美国的
Photonic Power Systems公司己经将这种A/D采集式电流互感器产品化，其采
用的也是激光供电方式。这套系统最大的优点在于其将测量和保护两组信号同 时采样并传送给地电位侧的信号处理单元，而且传感头采用多路信号组合方式， 可以同时采集传感头的温度、电压以及报警等信号，已在美国、芬兰等国的变电 站中得到了较广泛的应用。此外，由西门子公司制造的，目前在我国天生桥一 广州500kV换流站成功地安全运行的500kV及35kV的激光供能的电子式电流互 感器己有十几台。
与以上这些国家的产品发展水平相比，我国对于电子电流互感器的研究还 比较落后。近十几年，清华大学、华中科技大学、武汉大学、西安交通大学、 燕山大学、大连理工大学、沈阳沈变互感器制造有限公司和上海MWB互感器制 造有限公司等都较早的在光电式电流互感器进行了研究，也取得了一定的成果。 其中，清华大学和中国电力科学研究院利用国家自然科学基金共同研制110kV 的OCT，于1991年通过国家鉴定并挂网试运行。华中理工大学与广东新会供电 局于1993年12月在广东新会供电局大泽变电站进行正式挂网运行，于1994年 通过原电力部鉴定，对外公布技术指标为110 kV, 100^-300 A，精度为0. 3级。 由于光学器件、电子器件和光电子技术的现状影响了我国对电子式电流互感器 的基础研究，因此，电子式电流互感器的研制还处于初级的状态，准确度约为 0. 5级或略好于0. 5级，大都还未达到上网运行的要求。近年来，清华大学研 制出了有源式电子电流互感器样机，其准确度已接近0. 2级电流互感器的国家 标准
高品质的电流互感器长期以来是电力系统领域的研究热点。
在上个世纪90年代初期之前，提高电流互感器动态测量精度的希望主要寄托于Faraday磁旋光效应原理，开始研究光学电流互感器。早在1965年就出现了挂网试运行的报道。在光纤技术快速发展的推动下，上个世纪80年代研究工作取得系列成果。伴随着挂网运行报道的不断出现，伴随着己经取得了实用化结果的文献宣称，光学电流互感器的实用性却受到了普遍的怀疑。原因是测量精度的温漂问题不能有效解决，块状玻璃传感结构的光学电流互感器还存在长期运行稳定性问题。研究工作从
上个世纪90年代后期逐渐进入了低潮。
上个世纪90年代中期之后，研究重点开始逐渐转向Rogowski线圈电流互感器，标志着研究主流又回到了Faraday电磁感应原理。尽管Rosowski线圈的动态测l量品质受到基本原理的限制，但是可以彻底解决磁路饱和问题，可以大幅度提高故障情况下基波测量的精度。目前研究工作己经取得了实用化成果，在组合电器(GIS)中的应用己经达到了产品化要求，并投入了工程应用。采用与铁心线圈互感器组合的悬挂式Rogowski线圈电流互感器也具备了实用化的技术条件。从传感原理上讲，Faradav磁旋光效应原理明显优越于Faraday电磁感应原理。这是多数研究转向Rogowski线圈电流互感器的同时光学电流互感器的研究并没有停止的关键原因。2004年，自适应光学电流互感器研制成功(参见图4)，有效解决了测量精度的温漂问题和长期运行的稳定性问题。稳态测量精度达到Q2级，非周期分量最大瞬时值误差小于士1%。样机在110 kV输电线路挂网25个月，运行稳定。标志着基于Faraday磁旋光效应原理的电流互感器具备了实用化条件。
日前己经产生了关于电了式电流互感器的国际标准:IEC 60044 - 8这个标准涵盖但并不专门针对光学电流互感器:不仅没有形成对动态电流的测量
精度更加严格的规定，而目也没有形成光学电流互感器精度温漂问题和长期运行稳定性的相关标准。随着光学电流互感器实用化技术的出现，标准也会逐步完善起来。
全文总结：
电流互感器作为电力系统中测量和保护的基本设备，对整个电力系统的可靠性和精确性有至关重要的作用。随着电压等级和电流等级的不断提高，传统电磁式电流互感器基于其本身不可克服的缺点，己经越来越不适应现代电力工业的发展。集光学技术和电子技术于一体的电子式光学电流互感器越来越受到国内外电力行业研究者的重视，研制成功了具有实用价值的产品，取得挂网运行实际经验。
8结论
目前，虽然电子式电流互感器存在着加工工艺要求高、传感头对温度和振动比较敏感、电源、抗下扰等问题，但是电子式电流互感器有着传统电磁式电流互感器无法比拟的优点，它结构简单，灵敏度高，是一种传统电磁式电流互感器的理想替代产品，必将在未来的电力工业中得以广泛的应用。