电压测量对于电力系统的安全、可靠、经济运行至关重要,其准确性直接影响到电力系统的稳定运行,对于智能电网的发展有着重要意义。随着我国智能电网的不断完善,电力系统对于电压测量的要求不断提高,传统的电磁式电压互感器由于自身存在的缺陷,已经难以适应电力行业的测量需求。本文基于电场耦合的电压测量原理,结合自构电场式结构,提出一种基于电场耦合原理的自构电场式电压传感器,期待能够将其应用于10kV电力系统的测量中,替代传统电磁式电压互感器。本文所做的研究工作如下:(1)叙述了带电导体与其附近电场的线性关系,在此基础上对基于电场耦合方式电压测量方法进行了分析,提出了传感器的自构电场式结构,结合电场耦合原理,提出了基于电场耦合原理的自构电场式电压传感器,并对此传感器的传递函数进行了推导,为传感器的设计与优化提供了理论基础。(2)使用低频电磁场仿真软件Ansoft Maxwell对自构电场式电压传感器进行了建模与仿真,验证了传感器的线性关系,确定了传感器的最优参数,对其绝缘强度和抗干扰性能进行了验证,制作了传感器实物以进行后续实验。(3)设计了传感器相应的PCB硬件电路和软件系统,针对传感器输出的双端悬空信号,设计了信号提取电路,将传感器输出信号转化为单端对地信号,通过系统程序设计,对采集到的测量信号进行处理得到空间电压值并进行显示,最终完成基于自构电场式电压传感器的电压测量系统。(4)在实验室中构建了试验平台,对本文研制的电压测量系统展开了试验研究。通过对试验结果的分析,证明本文所设计的自构电场式传感器具有良好的线性度。在对电压测量系统进行线性度校正后,对其进行了电压测量性能和抗干扰性能测试,结果表明,本文所设计的系统在3kV~10kV的电压等级下,能够准确快速的进行电压测量和实时显示。