實驗名稱：配電網絕緣子內嵌式電壓電流一體化傳感器性能測試實驗

研究方向：針對中壓配電網電壓電流一體化測量需求，設計基于電場耦合與TMR技術的絕緣子集成傳感器。通過仿真優化內嵌電極結構提升電場均勻性與絕緣安全性，采用多級磁環設計增強電流測量抗干擾能力。實驗驗證表明，該傳感器在1-14kV電壓和1-120A電流范圍內具有高精度（誤差≤1.49%）和強抗干擾特性，為配電網智能監測提供了創新的一體化解決方案。

實驗目的：驗證基于電場耦合與TMR技術的絕緣子集成傳感器對中壓配電網電壓電流同步測量效能的提升。

測試設備：隔離調壓器、干式變壓器、示波器、高壓探頭、恒流發生器、電流探頭、Aigtek的ATA-7050高壓放大器、ATA-68101高壓放大器、ATA-4014功率放大器、單片機ADC采集系統、OLED顯示模塊。

實驗過程：首先搭建電壓測量平臺，采用調壓器與變壓器生成0-14kV高壓，以高壓探頭為基準，通過示波器與單片機采集數據，驗證線性度與精度；隨后進行頻率響應測試，利用放大器在50Hz-30kHz掃頻評估帶寬特性；電流測量方面，基于恒流源與探頭在1-120A范圍內標定，分析靈敏度與誤差；通過附加干擾線模擬現場環境，測試10kV電壓與20A電流下的抗干擾性能。

圖1電壓電流一體化傳感系統架構圖

圖2電壓測量的穩態實驗平臺

圖3頻率響應試驗平臺圖

圖4電流測量的穩態實驗平臺圖

實驗結果：該電壓電流一體化傳感器在測量性能方面表現優異。電壓測量在1-14kV范圍內最大相對誤差為1.49%，10kV干擾環境下誤差僅為1.41%；電流測量在1-120A范圍內誤差小于1.2%，20A干擾環境下誤差為-1.129%。傳感器分壓比K1＝9752.76，電流靈敏度KA＝0.00936V/A，頻率響應覆蓋50Hz-30kHz。該設計在精度、抗干擾能力和穩定性方面均滿足中壓配電應用要求，為智能配電網提供了一種可靠的一體化測量解決方案。

圖5電壓測量的線性度與精度圖

圖6，10kV輸入與干擾并存時的波形圖

圖7頻率響應試驗波形與特性曲線圖

圖8電流測量的線性度與精度圖

圖9存在干擾線時的示波器采集波形圖

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圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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審核編輯 黃宇