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【zēng】加电力设施负荷，降低系统功率因数，降【jiàng】低【dī】发电、输【shū】电及用电设【shè】备的【de】有效容量和效率，造【zào】成设【shè】备浪费、线路浪费和电能损失【shī】;
引起无功补偿电容器谐振和【hé】谐【xié】波电流放大【dà】，导致电【diàn】容器组因过【guò】电流或过电压【yā】而损坏或无法投【tóu】入运行;
谐波会改变【biàn】保护继电器的【de】动作特性，引起【qǐ】继电【diàn】保护设施【shī】的【de】误动作，造成继电保护等自动装置工【gōng】作紊乱。
为了消除【chú】或减【jiǎn】少电网中的谐波，人们提【tí】出了无源滤【lǜ】波【bō】和有源滤波的解决【jué】方案。无源滤【lǜ】波(FC)主【zhǔ】要是利用阻容元器【qì】件的LC谐振特性，对系统中的某【mǒu】一特定频率形成一个低阻【zǔ】通道，这个【gè】低阻【zǔ】通道与系【xì】统阻抗【kàng】形【xíng】成并联分【fèn】流关系，让谐波成份从滤波系统中流过，达到对系【xì】统滤波的作用。有源滤波(APF)则是利用现代电【diàn】力【lì】电【diàn】子器件主【zhǔ】动产生【shēng】一个与系【xì】统谐波大小【xiǎo】相等相位相【xiàng】反的谐【xié】波，以【yǐ】“抵消”系【xì】统产生的谐波。
图1 有源滤波原理图
在图1的【de】有源滤波原理图【tú】中可以【yǐ】看到，测量负载电流并输入到电【diàn】流跟踪控制电路是有源滤【lǜ】波的关【guān】键环【huán】节，测量的【de】精度和响【xiǎng】应时间会直【zhí】接影响滤波的【de】效果。
2工程难题
有源【yuán】滤波的应用行业包括电解电镀【dù】企业【yè】、水处理设【shè】备、石化企【qǐ】业、大型商场及办公大楼、精密电【diàn】子企业【yè】、机场/港口的【de】供电系统、医疗【liáo】机构等。负载【zǎi】电流从几百安到几千【qiān】安不等【děng】。通常【cháng】滤波【bō】器厂家采用【yòng】传统的【de】CT对负【fù】载电流进行测量【liàng】，但是由于现场情况的不同【tóng】，面临着不同的困难。
在改造项【xiàng】目【mù】中，由于母排或电缆已经安装好【hǎo】，采用穿心式CT必须要【yào】进行大【dà】量的【de】拆卸和安装【zhuāng】工【gōng】作;
有【yǒu】的开关柜内部空间狭窄，母排之间的距【jù】离刚【gāng】刚【gāng】满足绝缘需【xū】求，CT尺寸大于间隙，难【nán】以进【jìn】行安装。或者CT尺寸适合，但是工程人【rén】员现场施工难度【dù】非常大【dà】;
母排的尺寸【cùn】和形状差别【bié】很大【dà】，不同工程项目需要采【cǎi】购不【bú】同尺寸【cùn】的【de】CT，给采购工【gōng】作带【dài】来很多难题。有的项【xiàng】目甚至要定【dìng】制CT，不仅成本高，还有可能影响工期【qī】;
有的项目在最【zuì】初【chū】启用【yòng】时负载很小，随着时间的发展，负【fù】载逐渐增加。这样的项【xiàng】目中，如果选择小量程【chéng】的CT，后期【qī】由于饱和问题需要更换CT，如果一开始就选择大量程的CT，在开始阶段电【diàn】流【liú】很【hěn】小，会【huì】影响测量精度【dù】和滤波【bō】效【xiào】果。
3罗氏线圈简介
罗氏线圈(Rogowski Coil)，全称【chēng】罗【luó】哥夫斯基线圈，由于罗氏【shì】线【xiàn】圈不含铁【tiě】芯，也称空心线圈【quān】。
罗氏线圈是一个均匀缠【chán】绕【rào】在非铁磁性【xìng】材【cái】料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的【de】微【wēi】分。通【tōng】过一个对输出的【de】电【diàn】压信号进行积分的【de】电路【lù】，就【jiù】可以真实【shí】还原输入电流。
图2 罗氏线圈原理图
罗氏线圈【quān】不含铁磁性材料【liào】，无磁滞【zhì】效应，几乎【hū】为【wéi】零的相位误【wù】差;无磁饱和【hé】现象，因【yīn】而测量范【fàn】围可【kě】从数安培到数【shù】百千安的【de】电流;结构简单【dān】，并且和【hé】被测电【diàn】流之间没有直接的电路联【lián】系;响【xiǎng】应频带宽【kuān】0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互【hù】感器相比【bǐ】，罗氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带【dài】宽，同时具有【yǒu】测【cè】量和继电保护功【gōng】能，体积小、重量轻、安全且符合环【huán】保要求【qiú】。
罗【luó】氏【shì】线圈可应【yīng】用【yòng】于继电保【bǎo】护，可控【kòng】硅整【zhěng】流，变频调速，电阻焊【hàn】等信号严【yán】重畸变以【yǐ】及【jí】电炉、短路测试、雷电信号采集等大电流的场合。
4工程应用
莱姆【mǔ】电子生【shēng】产的【de】罗氏线圈产品ART是一【yī】个开口【kǒu】型的柔性线圈，线径只有6.1mm，孔径有70mm、125mm、175mm、300mm多【duō】种选择。在【zài】接口【kǒu】处采用旋【xuán】转锁紧式卡扣，安装非常方便。
图3 莱姆电子的ART产品
ART的【de】精度可达0.5级。同时，莱姆公司的“磁套【tào】筒”专利【lì】技【jì】术大【dà】大【dà】减【jiǎn】少了位【wèi】置误差，使得一次导线在线圈【quān】内部不同位置时【shí】导【dǎo】致【zhì】的【de】位置误差非常小，解决了罗氏线圈这类产品共同面对的难【nán】题。
ART的测【cè】量范【fàn】围非常宽，从几安培到【dào】几万安【ān】培，几乎没有线性误差。
由于莱姆公司的【de】ART的这些优点完【wán】美解决了有源滤波工程【chéng】中的所有难【nán】题，因此在有源滤波项目【mù】中得【dé】到了大【dà】量应【yīng】用【yòng】。
某公【gōng】司需要在船【chuán】上安【ān】装大量【liàng】有【yǒu】源滤波器，由于船上空【kōng】间有【yǒu】限【xiàn】，因此终端客户【hù】给滤波【bō】器厂家提出了很多尺寸和空【kōng】间方面的要求，滤波【bō】器厂【chǎng】家采用ART作【zuò】为【wéi】负载【zǎi】电【diàn】流【liú】采集元【yuán】件，满足了客户的需求，同时ART的【de】高精度也带来了很好的滤波效果，获得最终用户的高度【dù】评价。
5结语
在有源滤波器的工程应用中，安装问题是滤波器厂【chǎng】家最大的【de】痛点。莱姆公司【sī】的罗氏【shì】线【xiàn】圈【quān】产品ART由于开口，柔【róu】性，精度【dù】高【gāo】，测量范【fàn】围【wéi】广，位置误差小等优【yōu】点【diǎn】解决了滤波器厂家的痛点。
罗氏线圈没有磁【cí】芯，二次输出是一个【gè】很小的电压信号，容【róng】易转变成数字【zì】信号，非常符【fú】合未来产品环【huán】保化【huà】，数字化的技【jì】术【shù】趋势，将来会在【zài】越来【lái】越多的应用中取代传统的CT产【chǎn】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
