高压放大器：电压电流传感器性能测试实验的关键驱动力

　　实验名称：配电网绝缘子内嵌式电压电流一体化传感器性能测试实验

　　研究方向：针对中压配电网电压电流一体化测量需求，设计基于电场耦合与TMR技术的绝缘子集成传感器。通过仿真优化内嵌电极结构提升电场均匀性与绝缘安全性，采用多级磁环设计增强电流测量抗干扰能力。实验验证表明，该传感器在1-14kV电压和1-120A电流范围内具有高精度（误差≤1.49%）和强抗干扰特性，为配电网智能监测提供了创新的一体化解决方案。

　　实验目的：验证基于电场耦合与TMR技术的绝缘子集成传感器对中压配电网电压电流同步测量效能的提升。

　　测试设备：隔离调压器、干式变压器、示波器、高压探头、恒流发生器、电流探头、Aigtek的ATA-7050高压放大器、ATA-68101高压放大器、ATA-4014功率放大器、单片机ADC采集系统、OLED显示模块。

　　实验过程：首先搭建电压测量平台，采用调压器与变压器生成0-14kV高压，以高压探头为基准，通过示波器与单片机采集数据，验证线性度与精度；随后进行频率响应测试，利用放大器在50Hz-30kHz扫频评估带宽特性；电流测量方面，基于恒流源与探头在1-120A范围内标定，分析灵敏度与误差；通过附加干扰线模拟现场环境，测试10kV电压与20A电流下的抗干扰性能。　　

图1电压电流一体化传感系统架构图　　　

图2电压测量的稳态实验平台

图3频率响应试验平台图

图4电流测量的稳态实验平台图

　　实验结果：该电压电流一体化传感器在测量性能方面表现优异。电压测量在1-14kV范围内最大相对误差为1.49%，10kV干扰环境下误差仅为1.41%；电流测量在1-120A范围内误差小于1.2%，20A干扰环境下误差为-1.129%。传感器分压比K1＝9752.76，电流灵敏度KA＝0.00936V/A，频率响应覆盖50Hz-30kHz。该设计在精度、抗干扰能力和稳定性方面均满足中压配电应用要求，为智能配电网提供了一种可靠的一体化测量解决方案。

图5电压测量的线性度与精度图

图6，10kV输入与干扰并存时的波形图

图7频率响应试验波形与特性曲线图

图8电流测量的线性度与精度图

图9存在干扰线时的示波器采集波形图

　　高压放大器推荐：ATA-7050

图：ATA-7050高压放大器指标参数

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审核编辑 黄宇