随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,当代电力系统正朝自动化、智能化方向发展,对电力系统提出了更高的要求。传统的电磁式电流传感器因其自身传感机理带来的缺点已不能再满足电力系统的发展要求。因此,研究开发新型的电子式电流传感器对电流进行快速、准确的测量,成为当前研究的一个热点问题。Rogowski线圈电流传感器就是电子式电流传感器中的一种,由于其具有绝缘性能好、频带范围宽、输出功率低、结构简单、无磁饱和等一系列优点,已成为高压系统中测量不同性质大电流的理想敏感元件。本文首先阐述了Rogowski线圈测量电流时的工作原理,对Rogowski线圈测量时的两种工作状态以及相应工作状态下的频率特性作了详细分析。通过建立Rogowski线圈的数学模型,对被测导线位置、外界干扰磁场和环境温度变化对线圈性能的影响进行了分析,根据分析结果,提出了一些改进措施。其次,针对普通Rogowski线圈所存在的缺点,结合高精度Rogowski线圈设计原则和推导出的线圈参数优化方法,设计了一种基于PCB(印刷电路板)骨架的Rogowski线圈。文中详细介绍了PCB型Rogowski线圈的制作方法,给出了一种既可抑制干扰又可增大互感的方法。通过建立PCB型Rogowski线圈测量电流时的数学模型,对其频率特性进行了仿真,证明了其作为电流传感器具有的优良性能。然后,分析并设计了传感器的信号处理电路,重点就积分环节进行了详细的论述,根据要求选取惯性环节作为积分器。针对传感器特殊的工作环境,给出了具体电磁屏蔽措施,以增强抗干扰能力,提高测量精度。最后,对设计的PCB型Rogowski线圈电流传感器样机进行了测量实验,包括对传感器的灵敏度、线性度、测量不同电流时的信噪比、被测导线位置变化对传感器性能影响等的测量。实验结果表明,设计的传感器样机具有良好的线性度和测量精度,抗干扰性能好,可满足电力系统要求。