阅读说明：本技术 一种具有多量程输出的行波罗氏线圈 (Traveling wave Rogowski coil with multi-range output ) 是由 吕世超 于 2020-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有多量程输出的行波罗氏线圈,属于罗氏线圈技术领域,包括：罗氏线圈,用于测量电流信号；积分电路,用于将电流信号积分转换为电压信号；放大电路包括：大量程放大电路,用于放大大量程的电压信号；小量程放大电路,用于放大小量程的电压信号；高通滤波电路,用于对大量程放大电路与小量程放大电路的输出信号进行高通滤波,并分别通过大量程输出端与小量程输出端输出。本发明的有益效果在于：提供一种具有多量程输出的行波罗氏线圈,该罗氏线圈在测量行波电流时,具有两个量程输出：大量程和小量程,既可以用于测量大电流,也可以保证在小电流下的测量精度,降低对现场的施工难度,提高电流的测量精度。(The invention discloses a traveling wave Rogowski coil with multi-range output, which belongs to the technical field of Rogowski coils and comprises the following components: the Rogowski coil is used for measuring a current signal; the integrating circuit is used for integrating and converting the current signal into a voltage signal; the amplifying circuit includes: the wide-range amplifying circuit is used for amplifying a voltage signal with a large range; the small-range amplifying circuit is used for amplifying a small-range voltage signal; and the high-pass filter circuit is used for performing high-pass filtering on output signals of the large-range amplifying circuit and the small-range amplifying circuit and outputting the output signals through the large-range output end and the small-range output end respectively. The invention has the beneficial effects that: the traveling wave Rogowski coil with multi-range output is provided, and when the traveling wave current is measured, the Rogowski coil has two ranges of output: the large-range and small-range measuring device can be used for measuring large current, can also ensure the measurement precision under small current, reduces the construction difficulty on site, and improves the measurement precision of current.)

一种具有多量程输出的行波罗氏线圈

技术领域

本发明涉及罗氏线圈技术领域，尤其涉及一种具有多量程输出的行波罗氏线圈。

背景技术

罗氏线圈又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。罗氏线圈的输出信号是电流对时间的微分，通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。

目前，罗氏线圈广泛用于输电线路中故障电流的测量，但是由于被测对象的电流变化范围较大，使用单一量程的罗氏线圈进行测量时，难以在测量范围和测量精度上做到兼顾。使用大量程的罗氏线圈测量时，在小电流下的测量精度无法保证；而使用小量程的罗氏线圈测量时，无法测量大电流，因此针对以上问题，迫切需要设计出一种具有多量程输出的行波罗氏线圈，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种具有多量程输出的行波罗氏线圈。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

本发明提供一种具有多量程输出的行波罗氏线圈，包括：

罗氏线圈，用于测量电流信号，所述罗氏线圈包括一第一输出端和一第二输出端；

积分电路，所述积分电路的正相输入端连接所述第一输出端，所述积分电路的反相输入端连接所述第二输出端，所述积分电路用于将所述电流信号积分转换为电压信号；

放大电路，所述放大电路进一步包括：

大量程放大电路，所述大量程放大电路的正向输入端连接所述积分电路的输出端，用于放大大量程的所述电压信号；

小量程放大电路，所述小量程放大电路的正向输入端连接所述积分电路的输出端，用于放大小量程的所述电压信号；

高通滤波电路，所述高通滤波电路分别连接所述大量程放大电路与所述小量程放大电路的输出端，用于对所述大量程放大电路与所述小量程放大电路的输出信号进行高通滤波，并分别通过大量程输出端与小量程输出端输出。

优选地，所述积分电路包括：

一第一运算放大器，所述第一运算放大器的正相输入端分别连接所述第一输出端和一接地端，所述第一运算放大器的反相输入端通过一第一电阻连接所述第二输出端；

一第二电阻，所述第二电阻的两端分别连接所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端；

一第一电容，所述第一电容的两端分别连接所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端。

优选地，所述大量程放大电路包括：

一第二运算放大器，所述第二运算放大器的正相输入端通过一第二电容连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的反相输入端通过一第四电阻连接所述第二运算放大器的输出端；

一第三电阻，所述第三电阻的两端分别连接所述第二运算放大器的反相输入端与所述接地端；

一第五电阻，所述第五电阻的两端分别连接所述第二运算放大器的正相输入端与所述接地端。

优选地，所述小量程放大电路包括：

一第三运算放大器，所述第三运算放大器的正相输入端通过一第三电容连接所述第一运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的反相输入端通过一第七电阻连接所述第三运算放大器的输出端；

一第六电阻，所述第六电阻的两端分别连接所述第三运算放大器的反相输入端与所述接地端；

一第八电阻，所述第八电阻的两端分别连接所述第三运算放大器的正相输入端与所述接地端。

优选地，所述高通滤波电路包括：

一第四运算放大器，所述第四运算放大器的正相输入端通过一第十一电阻连接所述接地端，所述第四运算放大器的反相输入端连接所述第四运算放大器的输出端；

一第四电容，所述第四电容的一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第四电容的另一端通过一第五电容连接所述第四运算放大器的正相输入端；

一第十电阻，分别连接所述第五电容与所述第四运算放大器的输出端。

优选地，所述小量程放大电路与所述高通滤波电路之间还包括一第九电阻，所述第九电阻的两端分别连接所述第三运算放大器的输出端和所述第四电容。

优选地，所述第一运算放大器、所述第二运算放大器、所述第三运算放大器及所述第四运算放大器均包括一正供电端与一负供电端；

所述正供电端的电压为+5V，所述负供电端的电压为-5V。

本发明的有益效果在于：

提供一种具有多量程输出的行波罗氏线圈，该罗氏线圈在测量行波电流时，具有两个量程输出：大量程和小量程，既可以用于测量大电流，也可以保证在小电流下的测量精度，降低对现场的施工难度，提高电流的测量精度。

附图说明

图1为本发明中，一种具有多量程输出的行波罗氏线圈的整体电路图；

图2为本发明中，一种具有多量程输出的行波罗氏线圈的结构示意图；

图3为本发明中，积分电路的电路示意图；

图4为本发明中，放大电路的电路示意图；

图5-6为本发明中，高通滤波电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明提供一种具有多量程输出的行波罗氏线圈，属于罗氏线圈技术领域，如图1至图2所示，包括：

罗氏线圈1，用于测量电流信号，罗氏线圈1包括一第一输出端和一第二输出端；

积分电路2，积分电路2的正相输入端连接第一输出端，积分电路2的反相输入端连接第二输出端，积分电路用于将电流信号积分转换为电压信号；

放大电路3，放大电路3进一步包括：

大量程放大电路31，大量程放大电路31的正向输入端连接积分电路2的输出端，用于放大大量程的电压信号；

小量程放大电路32，小量程放大电路32的正向输入端连接积分电路2的输出端，用于放大小量程的电压信号；

高通滤波电路(40、41)，高通滤波电路(40、41)分别连接大量程放大电路31与小量程放大电路32的输出端，用于对大量程放大电路31与小量程放大电路32的输出信号进行高通滤波，并分别通过大量程输出端401与小量程输出端411输出。

具体的，罗氏线圈1用于测量行波电流，该行波罗氏线圈1包括罗氏线圈1、积分电路2、放大电路3和高通滤波电路(40、41)，罗氏线圈1测量的电流信号经过积分电路2进行积分转换为电压信号，电压信号经放大电路3放大后，再经过高通滤波电路(40、41)，将放大后的电压信号进行高通滤波后分别通过大量程输出端401与小量程输出端411输出。

进一步的，其中放大电路3包括大量程放大电路31和小量程放大电路32，大量程放大电路31将大量程的电压信号放大，放大后的大量程电压信号经高通滤波电路(40、41)滤波后通过大量程输出端401输出；小量程放大电路32将小量程的电压信号放大，放大后的小量程电压信号经高通滤波电路(40、41)滤波后，再通过小量程输出端411输出。罗氏线圈1在测量行波电流时，具有大量程和小量程两个量程输出，既可以用于测量大电流，也可以保证在小电流下的测量精度，降低对现场的施工难度，提高电流的测量精度。

作为优选的实施方式，该行波罗氏线圈1，其中积分电路2包括：

一第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的正相输入端分别连接第一输出端和一接地端，第一运算放大器U1的反相输入端通过一第一电阻R1连接第二输出端；

一第二电阻R2，第二电阻R2的两端分别连接第一运算放大器U1的反相输入端与第一运算放大器U1的输出端；

一第一电容C1，第一电容C1的两端分别连接第一运算放大器U1的反相输入端与第一运算放大器U1的输出端。

具体的，如图3所示，积分电路2的正相输入端和反相输入端分别连接罗氏线圈1的第一输出端和第二输出端，积分电路2由第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1组成，用于将罗氏线圈1测量的电流信号积分转换为电压信号。

需要说明的是，积分电路2广泛应用于在本技术领域中，并不局限于本积分电路2实现电流信号积分转换为电压信号的功能，在此不再赘述。

作为优选的实施方式，该行波罗氏线圈1，其中大量程放大电路31包括：

一第二运算放大器U2，第二运算放大器U2的正相输入端通过一第二电容C2连接第一运算放大器U1的输出端，第二运算放大器U2的反相输入端通过一第四电阻R4连接第二运算放大器U2的输出端；

一第三电阻R3，第三电阻R3的两端分别连接第二运算放大器U2的反相输入端与接地端；

一第五电阻R5，第五电阻R5的两端分别连接第二运算放大器U2的正相输入端与接地端。

具体的，如图4所示，大量程放大电路31由第二运算放大器U2、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5组成，用于将大量程的电压信号放大。

作为优选的实施方式，该行波罗氏线圈1，其中小量程放大电路32包括：

一第三运算放大器U3，第三运算放大器U3的正相输入端通过一第三电容C3连接第一运算放大器U1的输出端，第三运算放大器U3的反相输入端通过一第七电阻R7连接第三运算放大器U3的输出端；

一第六电阻R6，第六电阻R6的两端分别连接第三运算放大器U3的反相输入端与接地端；

一第八电阻R8，第八电阻R8的两端分别连接第三运算放大器U3的正相输入端与接地端。

具体的，如图4所示，小量程放大电路32由第三运算放大器U3、第三电容C3、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8组成，用于将小量程的电压信号放大。

作为优选的实施方式，该行波罗氏线圈1，如图5和图6所示，其中高通滤波电路(40、41)包括：

一第四运算放大器(U4、U5)，第四运算放大器(U4、U5)的正相输入端通过一第十一电阻(R11、R13)连接接地端，第四运算放大器(U4、U5)的反相输入端连接第四运算放大器(U4、U5)的输出端；

一第四电容(C4、C6)，第四电容(C4、C6)的一端连接第二运算放大器U2的输出端，第四电容(C4、C6)的另一端通过一第五电容(C5、C7)连接第四运算放大器(U4、U5)的正相输入端；

一第十电阻(R10、R12)，分别连接第五电容C5与第四运算放大器(U4、U5)的输出端。

具体的，高通滤波电路(40、41)由第四运算放大器(U4、U5)、第四电容(C4、C6)、第五电容(C5、C7)、第十电阻(R10、R12)和第十一电阻(R11、R13)组成，用于分别对大量程放大电路31与小量程放大电路32的输出信号进行高通滤波。

作为优选的实施方式，该行波罗氏线圈1，其中小量程放大电路32与高通滤波电路(40、41)之间还包括一第九电阻R9，第九电阻R9的两端分别连接第三运算放大器U3的输出端和第四电容C4。

作为优选的实施方式，该行波罗氏线圈1，其中第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3及第四运算放大器(U4、U5)均包括一正供电端与一负供电端；

正供电端的电压为+5V，负供电端的电压为-5V。

本发明的有益效果在于：

提供一种具有多量程输出的行波罗氏线圈，该罗氏线圈在测量行波电流时，具有两个量程输出：大量程和小量程，既可以用于测量大电流，也可以保证在小电流下的测量精度，降低对现场的施工难度，提高电流的测量精度。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。