非线性负荷在电网中的大量应用，带来了一系列的谐波问题。
谐波主要危害包括：
增加【jiā】电力设施负【fù】荷，降【jiàng】低【dī】系【xì】统【tǒng】功率因数，降低发电、输电及用电【diàn】设备的有效容量【liàng】和效率，造成设【shè】备浪费、线路浪费和【hé】电能损失;
引起无功补偿电【diàn】容器谐振【zhèn】和谐波电流放大，导致电【diàn】容器组【zǔ】因【yīn】过电流或过电压而【ér】损坏或【huò】无法【fǎ】投入运行;
谐波会【huì】改变保【bǎo】护继电【diàn】器的动作特性，引起【qǐ】继电保护【hù】设施【shī】的【de】误动作，造成继电保护等【děng】自动【dòng】装置工作紊乱。
为【wéi】了消除或减少【shǎo】电网中的【de】谐波【bō】，人们提出了无源滤波和有源滤波的解决方案。无【wú】源滤波【bō】(FC)主要是利【lì】用阻容元器件的LC谐振特性【xìng】，对系统中的【de】某【mǒu】一特定频率形【xíng】成一个低阻通道【dào】，这个【gè】低阻通道与系统阻抗【kàng】形成并联分流关系，让【ràng】谐波【bō】成份从滤波系统【tǒng】中流过，达到对系统【tǒng】滤波的作用【yòng】。有【yǒu】源滤波【bō】(APF)则是【shì】利用现【xiàn】代电力【lì】电子器件主动【dòng】产【chǎn】生一个与系【xì】统谐波大小相等相【xiàng】位相反的谐波【bō】，以“抵【dǐ】消”系【xì】统产生的谐波。
图1 有源滤波原理图
在图1的有源滤波原理图中可以看【kàn】到【dào】，测量负载电流并输【shū】入到电流【liú】跟【gēn】踪控制电路【lù】是【shì】有源滤波的关键环【huán】节，测【cè】量的精度【dù】和【hé】响应时间会直接影【yǐng】响滤【lǜ】波的效果。
2工程难题
有源滤波的应用行业【yè】包括电解电【diàn】镀企业、水【shuǐ】处理【lǐ】设备【bèi】、石化企业、大型【xíng】商【shāng】场【chǎng】及办公大楼、精密电子企业、机【jī】场/港口的供电系统、医疗机构等。负载电流从几百【bǎi】安到几千安不等。通常滤波器厂家【jiā】采用传统的CT对负载电【diàn】流【liú】进【jìn】行测【cè】量【liàng】，但是由于现【xiàn】场情况的不【bú】同【tóng】，面临着不同的困难。
在改造【zào】项目中【zhōng】，由于母排或电【diàn】缆已经安装好，采用穿【chuān】心式CT必须【xū】要进行大【dà】量【liàng】的拆卸和安【ān】装工作;
有的开【kāi】关柜内部空间狭窄，母排之【zhī】间【jiān】的距离刚刚【gāng】满足【zú】绝缘需【xū】求，CT尺寸大于【yú】间隙，难以【yǐ】进行【háng】安装。或者CT尺寸【cùn】适合，但是【shì】工程人员现场施工难度非【fēi】常大;
母排的尺寸和形状差【chà】别很大，不同工程项目需要采购不同【tóng】尺寸的CT，给【gěi】采【cǎi】购工【gōng】作【zuò】带来很多难题。有的项目甚【shèn】至要【yào】定制CT，不仅成本高【gāo】，还【hái】有可能影响工期【qī】;
有的项目在【zài】最初【chū】启用【yòng】时负载很小，随着时间的发展，负载逐【zhú】渐增【zēng】加。这样的项目中，如果选择小量程【chéng】的CT，后期由于饱和【hé】问题需要更换【huàn】CT，如【rú】果一开始就选【xuǎn】择大量程的CT，在开始【shǐ】阶段电【diàn】流很小，会影【yǐng】响【xiǎng】测量精度和滤波效果。
3罗氏线圈简介
罗【luó】氏线圈【quān】(Rogowski Coil)，全称罗哥夫斯基线圈，由于罗氏线圈不含铁芯【xīn】，也称【chēng】空心【xīn】线【xiàn】圈。
罗氏线圈是一个均匀【yún】缠【chán】绕在非铁磁性【xìng】材料【liào】上的【de】环形线圈。输【shū】出信【xìn】号是【shì】电流对时间的微分。通过一【yī】个对输出的电压【yā】信号进行【háng】积分【fèn】的电路，就可以真实还原输【shū】入电流。
图2 罗氏线圈原理图
罗【luó】氏线圈【quān】不含铁磁性材料，无磁滞效【xiào】应，几乎为零的相位【wèi】误差;无磁【cí】饱和现象，因而【ér】测量范围可从数安培到数百【bǎi】千安的电流;结【jié】构简单【dān】，并且和被测电流之间【jiān】没有直接【jiē】的电路联【lián】系;响应频带【dài】宽0.1Hz-1MHz。与【yǔ】带铁芯的传统【tǒng】互感器相比【bǐ】，罗氏线圈具【jù】有测量范围宽【kuān】，精【jīng】度高【gāo】，稳定可【kě】靠，响应频带宽，同时具有测量【liàng】和继电保护功能，体【tǐ】积小、重量轻、安全【quán】且符合环保要求。
罗氏线圈可【kě】应用于继电保护，可控硅【guī】整流，变【biàn】频调速，电阻焊等信号严重【chóng】畸变以及【jí】电炉、短路测试、雷电信【xìn】号【hào】采集【jí】等大电流【liú】的【de】场合。
4工程应用
莱【lái】姆电【diàn】子生产的罗氏线圈【quān】产品【pǐn】ART是一个开口型的柔【róu】性【xìng】线圈，线径【jìng】只有6.1mm，孔径有70mm、125mm、175mm、300mm多种选【xuǎn】择。在接【jiē】口【kǒu】处【chù】采用旋转锁紧式【shì】卡扣，安装非常方便。
图3 莱姆电子的ART产品
ART的精度可达0.5级。同【tóng】时【shí】，莱姆公司的【de】“磁套【tào】筒”专利技【jì】术大大减【jiǎn】少了位置误差【chà】，使得【dé】一次导线在线圈内【nèi】部不同【tóng】位置时导致的位【wèi】置误差非常小【xiǎo】，解决了罗氏线圈这类产品共同面对【duì】的难题。
ART的测量【liàng】范围非【fēi】常宽，从几安培到几万安【ān】培，几乎【hū】没有线【xiàn】性误【wù】差。
由【yóu】于【yú】莱姆公【gōng】司的ART的这【zhè】些优点完【wán】美解决【jué】了有源滤波工程中的【de】所有难题，因此在【zài】有源滤波项目中得到了大量【liàng】应用。
某【mǒu】公司需要在船【chuán】上安装【zhuāng】大量有源滤波器，由于船上空间有限，因此【cǐ】终端客户给滤波【bō】器【qì】厂家【jiā】提【tí】出了很多尺寸和空间【jiān】方面【miàn】的要求【qiú】，滤波器厂家采用ART作为【wéi】负载电流采集元【yuán】件【jiàn】，满足【zú】了客户的需求，同时ART的高精度【dù】也带来【lái】了很好的滤波【bō】效果，获得最终用户的高度评价。
5结语
在有【yǒu】源滤波器的【de】工程应【yīng】用【yòng】中，安装问题是滤波器厂家最大的痛点。莱姆公司的罗【luó】氏线【xiàn】圈产品ART由于开口，柔性，精【jīng】度高，测量【liàng】范围【wéi】广【guǎng】，位置误【wù】差小【xiǎo】等优点解决了滤波器厂家的痛【tòng】点【diǎn】。
罗氏线圈没【méi】有磁芯，二【èr】次输出是一个很小的电压信【xìn】号，容易转变【biàn】成【chéng】数【shù】字信号，非常符合未来【lái】产品【pǐn】环保化，数字化的技术【shù】趋势，将来会在【zài】越来越多的应用中【zhōng】取代【dài】传统的CT产品。
参考文献
1. 李震宇，电子式互感器工程应用技术问答。中国电力出版社
2. 刘琳，有源滤波技术在智能电网中的应用。
科技信息, 2014 (13) :218-219
3. ART Product Data Sheet. Lem Electronics(China) Co., Ltd
