電子電能表需要對(duì)電壓與電流信號(hào)進(jìn)行采集，其中電流采集相對(duì)來(lái)說(shuō)更難一些，這不僅因?yàn)殡娏骰ジ衅餍枰�更寬的�?dòng)態(tài)測(cè)量范圍以應(yīng)付不同負(fù)載，而且電流波形中還含有很多諧波成分，所以它還必須有更寬的頻率范圍。本文介紹利用數(shù)字積分器將來(lái)自Rogowski線圈電流感應(yīng)器的di/dt信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成合適的信號(hào)，并將其應(yīng)用于大電流電能計(jì)量?jī)x表中。 
        
     電子電能表又稱為固態(tài)電能表，目前大多數(shù)先進(jìn)的電子電能表都采用混合信號(hào)結(jié)構(gòu)，前端使用高精度A/D轉(zhuǎn)換器，而在后端使用DSP。一些電表使用分立元件，多數(shù)則采用專門設(shè)計(jì)用于電能計(jì)量的ASIC，這種混合信號(hào)結(jié)構(gòu)具有極高的精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。在對(duì)電流和電壓取樣前，這兩種信號(hào)都需要進(jìn)行變換以達(dá)到合適的信號(hào)電平， 所有電能表都有電壓和電流感應(yīng)元件。其中電流感應(yīng)較為困難，因?yàn)殡娏鞲袘?yīng)器需要有一個(gè)較寬的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍，并且由于在電流波形中含有多個(gè)諧波分量,所以還要能處理較寬頻率范圍。隨著家庭用電量的不斷增長(zhǎng)，大電流測(cè)量將不僅僅限于工業(yè)應(yīng)用中，如美國(guó)住宅新安裝的電能表最大能測(cè)量200A電流，目前的電流感應(yīng)技術(shù)已不能經(jīng)濟(jì)有效地測(cè)量如此大的電流。
    
     Rogowski線圈長(zhǎng)期用于次級(jí)變電站變壓器及電焊機(jī)之類的電流測(cè)量，相比于其它電流感應(yīng)方式它有很多優(yōu)點(diǎn)，然而要制造一個(gè)能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的模擬積分器相當(dāng)困難，使得Rogowski線圈無(wú)法用在電能表應(yīng)用中。下面介紹Rogowski線圈基本原理和新型數(shù)字積分器技術(shù)，將二者結(jié)合起來(lái)能使這種電流感應(yīng)技術(shù)成功用于大電流電能表設(shè)計(jì)。該項(xiàng)技術(shù)有很多好處，可作為新型感應(yīng)器而用在下一代電能表中。 
   
    現(xiàn)有電流感應(yīng)方案
    
     目前有三種感應(yīng)技術(shù)最為常用，分別是小電阻電流旁路、電流互感器和霍爾效應(yīng)傳感器。 
      
     ◆小電阻電流旁路
     電流旁路是當(dāng)前成本最低的一種方案，圖1是這種電流測(cè)量器件的簡(jiǎn)化模型。 
     
     小電阻電流旁路技術(shù)可用較低成本得到較高精度，而且電流的測(cè)量也很簡(jiǎn)單。在進(jìn)行高精度電流測(cè)量時(shí)，需要考慮旁路的寄生電感，該電感量典型值為幾個(gè)nH，頻率較高時(shí)它將影響旁路阻抗的幅值；但它對(duì)相位的影響即使在工頻條件下仍非常大，功率因素較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯誤差。 
     
     因電壓和電流相位不匹配而造成的測(cè)量誤差百分比可由下式估算：
    
     誤差≈相位差(弧度)×tan(φ)×100% 
     
     上式中的φ代表電壓和電流之間的功率因素相位角，必須要特別注意保證內(nèi)部電壓和電流相位精確匹配。 
     
     旁路技術(shù)經(jīng)濟(jì)可靠，在電能計(jì)量應(yīng)用中被普遍采用，但是因?yàn)殡娏髋月坊�本是一個(gè)阻性元件，它產(chǎn)生的熱量與通過(guò)電流的平方成正比，所以這一自熱問(wèn)題使旁路技術(shù)很少用在大電流電能表中。