仪器仪表学报

作者：宴方方，索春光，张文斌，朱俊宇

单位：宴方方,昆明理工大学理学院昆明650504,,索春光,昆明理工大学理学院昆明650504,suochunguang@126.com,张文斌,昆明理工大学机电工程学院昆明650504,,朱俊宇,重庆大学输变电装备技术全国重点实验室重庆400044,

关键词：电压电流一体化测量;电场耦合;TMR磁传感;多级磁环;配电网绝缘子

基金：云南省科技厅科技计划项目（202104BN050011,202301AS070028）资助

中压配电线路及其稳定电流应用环境下，针对传统电压电流分离测量、一二次融合后绝缘子内部安全性、电压测量增益难以确定和TMR电流测量抗干扰的局限，故提出一种基于电场耦合与TMR磁传感的绝缘子电压电流一体化传感器。一方面提出设计绝缘子内嵌电压传感单元各结构参数的仿真优化方法，从电场分布均匀性与绝缘强度等方面去仿真验证结构的合理性，得出绝缘子模型尺寸限定条件下的最佳结构参数，从而实现电压传感单元融入绝缘子内部后的感应电场均匀化、传递函数确定化和局部放电的相对最小化，保证绝缘子的安全性并提高电压测量精度；另一方面提出一种置于绝缘子顶端的基于TMR的开口式两级磁环电流传感器，通过仿真分析磁敏感特性来设计得出磁环各尺寸参数，从而提高磁测量处灵敏度、抗干扰能力和磁场均匀度，实现开环下较宽量程电流信号的准确测量。最终设计一体化传感结构与系统来进行多项实验，工频下1~14kV内显示有效值最大相对误差为1.49%，10kV输入与干扰并存时相对误差为1.41%；工频下1~120A内2A及以上示波器采集下的误差在1.2%以内，20A输入与干扰并存下相对误差为-1.129%；其测试范围内实验结果表明该电压电流一体化传感器可保证一定的抗干扰能力、精度、稳定性和动态范围。

来源：2025年第6期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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