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现代电网发展的第二个特点是小型、紧凑化。由于信息化社会进一步发展，大城市对电力的需求持续增加，必须将高电压引入到城市中心才能满足这种持续增加的需要。上世纪末日本已将５００ｋＶ系统引入城市中心部位，由于城市中心人口密集，变电站等电力设备的建设用地受到限制，所以将５００ｋＶ变电站建在高层建筑地下，有效地利用了空间。随着高电压引入城市等负荷中心，迫切要求高电压设备，如断路器、变压器、互感器、隔离开关等的小型化。 现代电网发展的第三个特点是输配电系统自动化，即电网运行的保护、控制、监测、故障预测、通讯和记录的自动化。随着计算机的广泛应用，通讯技术、传感技术的飞跃发展，电力系统控制保护技术也发生了重大变化，传统的电磁式继电保护正在向微处理机分级监控保护转变，在电网中心系统管理下，实现分级管理，组成智能化远动终端。电流、电压传感器在电力系统控制保护和监控中起枢纽作用，因此，现代电网的发展对电流、电压互感器不仅提出了小型化、高可靠性的要求，还要求它具有高、低压完全隔离、抗电磁干扰性能好、频带宽及无铁磁饱和等优点。
１ 电磁式电流、电压互感器
长期以来，在高压电器成套设备及电网中，借助电磁式电流、电压互感器来获得测量、保护信号，这种方法有如下几个缺点：
（１）它是按机电式继电器的要求设计的（比如电流互感器要求输出５Ａ或１Ａ；而电压互感器要求输出１００Ｖ），故这种电流互感器、电压互感器需要大的功率输入，功率损耗大，体积亦大；
（２）笨重且价贵。随着输电电压等级的提高，为保证良好绝缘而增大尺寸，故随着电压等级提高，传统的电流、电压互感器体积与成本会成倍增加；
（３）测量使用场合要求信号传递有足够的精度，而在保护场合又要求信号具有大的动态范围。电磁式电流互感器因受铁芯磁饱和限制，通常在使用时，将测量用电流互感器与保护用电流互感器分开处理；
（４）当短路电流过大，致使电流互感器铁芯饱和而使电流信号畸变，因此需要复杂而昂贵的保护装置将畸变的信号修正到它原来的形状；
（５）传统的电流互感器、电压互感器以内部充油的方式来提高绝缘电压，由于密封工艺的难度，经常会发生漏电。
由于上述缺点，在现代电网中，智能化高压电器中继续使用它已不太适合，即传统的电流、电压互感器应向现代电流、电压互感器发展。与传统的电磁式互感器相比，现代高压电流、电压互感器没有铁磁饱和，传输频带宽，具有优良的抗干扰性能，其二次容量仅０．１～５ＶＡ，因此尺寸小、重量轻。
２ 新型电压传感器
２.１ 光电电压传感器（ＯＶＴ）
外加电场引起介质折射率改变的现象称电光效应。折射率对应电场的函数关系表示为：
ｎ＝ｎ０＋ｂＥ＋ｂ１Ｅ２＋…… 式中第一项ｎ０与电场无关，为弱电场下的折射率；第二项表示折射率与电场一次方成正比，称一次电光效应（Ｐｏｃｋｅｌｓ效应）。一次电光效应只存在于不具有对称中心的２０类点群中，也就是说，压电晶体一定具有一次电光效应。 ＫＤＰ类晶体在室温下属４２ｍ点群，单轴晶体光轴为Ｃ轴。加电场后，由于电光效应引起ＫＤＰ晶体折射率椭球参数的改变，如果外电场平行于ｘ３轴，Ｅ＝Ｅ３，则得到如下折射率椭球方程：
Ｂ１１０ｘ１２＋Ｂ１１０ｘ２２＋Ｂ３３０ｘ３２＋２ｒ６３Ｅ３ｘ１ｘ２＝１ （１）
（１）式中交叉项ｘ１ｘ２表明折射率椭球的形状和方位均发生变化，即椭球绕ｘ３轴旋转了α角度。（１）式经过坐标变换后，可得到： ＋＋＝１ （２）
式中：
ｘ１＝αｉｊｘｊ （ｉ，ｊ＝１２３） ｎ１＝ｎ０－ｎ０３ｒ６３Ｅ３ ｎ２＝ｎ０＋ｎ０３ｒ６３Ｅ３ ｎ３＝ｎｅ 在Ｅ３的电场作用下，ＫＤＰ晶体由单轴晶体变成双轴晶体，折射率椭球在ｘ１ｘ２平面切面由圆变成椭圆，见图１中虚线图形。
图２是Ｐｏｃｋｅｌｓ效应测量电压原理图，电场沿Ｚ方向，线偏振光传播沿Ｚ方向时，不存在自然折射率影响，温度稳定系数较好，而且电光效应引起的相位延迟大，其相位延迟为
φ＝ｎ０３ｒ６３Ｅ３ｌ＝ｎ０３ｒ６３Ｖ＝π （３） 式中：
ｌ为ＫＤＰ片厚；
ｄ为ＫＤＰ施加电压方向的长度；
Ｖπ为半波电压，Ｖπ＝•（因采用纵场电光效应，所以ｌ＝ｄ）； ｒ６３为ＫＤＰ纵向效应的一次电光系数。
通过检偏器后，在光电管上得到光强为：
Ｉｏｕｔ＝Ｉｉｎｓｉｎ（） （４）
式中：
Ｉｉｎ是输入光强；
Ｖπ是半波电压。 图３是式（４）函数曲线，如果不加直流偏置电压，很明显输出波形严重失真，输出信号中含有直流分量和偶次倍频分量；在起偏器与电光晶体之间加一个１／４波片（相当于施加一个直流偏置电压Ｖ＝•Ｖπ），式（４）为： ＝ｓｉｎ２＝１＋ｓｉｎ（•Ｖ） （５） 在施加电压很小时：
ｓｉｎ（•Ｖ）≈•Ｖ （６） 最后得到：
＝＋• （７） 因此插入１／４波片，使工作点偏置到Ｖ０＝Ｖπ处，信号可以完成对输出光强线性调制，可得到不失真输出。 上面提到的是纵向调制方案，也可以采用横向调制的ＯＶＴ方案，江苏省如皋高压电器厂就采用横向调制ＯＶＴ方案，研究出了Ｐｏｃｋｅｌｓ效应的１１０ｋＶ新型光电电压互感器，其原理如图４。
偏振光通过晶体方向与外加电场方向垂直，选用ＢＧＯ光电晶体，在外加电场的作用下，其折射率随电场强度线性变化，由Ｐｏｃｋｅｓ效应引起的双折射两光束的相位差δ≈•Ｖ，（式中Ｖπ是电光晶体的半波电压，Ｖπ与晶体的Ｐｏｃｋｅｓ效应系数ｒ４１、通光波长σ、折射率ｎ０、几何尺寸ｄ（厚度）和ｌ（长度）有关： Ｖπ＝• （８） 采用干涉法进行间接测量。如图４中，输出的两路线偏振光的偏振面分别与起偏器的透光轴垂直和平行，输出光强分别为：
Ｉ垂直＝Ｉ１＝（１－ｓｉｎδ） Ｉ平行＝Ｉ２＝（１＋ｓｉｎδ） （９） 可以利用光电变换电路及信号处理电路将式（９）中直流分量和交流分量分离后相除，得到与外加电压成正比的输出信号：
Ｓ＝±＝μｓｉｎδ≈μδ＝μＶ，从而求出被测电压信号。
２.２ 电阻分压与电容分压器
2.2.1 电阻式电压分压器 由于测量系统输入阻抗一般为１ＭΩ以上，因此它对电阻式电压分压器影响极小，１２ｋＶ或４０．５ｋＶ系统完全可利用图５所示的电阻式电压分压器，将一次电压变换成５～１０Ｖ，分压比为ｋ，ｋ＝＝；由于测量系统输入阻抗＞１ＭΩ，所以Ｒ２一般取１０ｋΩ左右，Ｔｖ是过电压保护装置，一旦出现Ｒ２损坏，可以限制Ｕ２电压升高，保护测量系统。德国西门子公司使用的电阻分压器（ＤＵＲＯＭＥＲ ＧｍｂＨ型ＧＳＴ１０），其参数如下： 最大操作电压：１２ｋＶ；
绝缘水平：２８／７５ｋＶ；
一次额定电压：１０ｋＶ／；
二次额定电压：３．２５Ｖ／；
分压比：３．７００１； 额定频率：５０／６０Ｈｚ；
带宽：０～１０００Ｈｚ；
精度：１／３Ｐ级；
为了提高电阻分压器的精度，必须采用合理结构参数。一般在分压器的高电压端加设高压屏蔽罩，增加高压引线对分压器本体的杂散电容ＣＧ，可以抵消分压器本体对地杂散电容影响。在低压侧加设低压屏蔽罩则起到控制分压器本体对地杂散电容值。应要合理选择Ｒ１大小，如果Ｒ１太小，分压器会流过更多电流，致使热损耗太大，不利阻值稳定；如果Ｒ１太大，负载回路会影响分压器的分压比。
2.2.2 电容式电压分压器
一次母线与中间电极之间电容Ｃ１为高压壁；中间电极对地电容Ｃ２及电阻Ｒ１组成低压壁，一般Ｃ２的值很小，因此可求出输出电压：
Ｅ２＝Ｃ１•Ｒ１•＝ω•Ｃ１•Ｒ１•Ｅ１ 日本三菱电容式分压器的参数：
额定一次电压（Ｖｍ）：２７５•ｋＶ； 频率：５０／６０Ｈｚ；
精度：ＩＰ级。
３ 新型电流传感器
３．１ 光电电流传感器（ＯＣＴ）
光电电流传感器的原理是利用磁致旋光效应，即法拉第效应（Ｆａｒａｄａｙ Ｅｆｆｅｃｔ）。
当一束平面线偏振光通过置于磁场的、透明的磁光材料（如铅玻璃等）时，偏振光在外磁场作用下，使偏振面发生旋转，而且偏振面旋转角度正比于磁场强度Ｈ沿光传播线的线积分，即：
＝ＶＨ•ｄｌ （１０） 式中：
Ｖ称为费尔德（Ｖｅｒｄｅｔ）常数，不同物质的费尔德常数不同，且与光波波长及温度有关。表１为每安匝下偏转角为０．３１×１０－５ｒａｄ的费尔德常数。 对均匀磁场，（１０）式为
＝ＶＨＬ （１１） 从（１１）式可得到，偏转面旋转角与磁场（电流）成正比例。 如果检偏器的传输轴与出射线成φ角，则在轴线方向电场强度幅值是： Ｅ＝Ｅｉｎｃｏｓφ （１２） 由光电管接收的光强正比于电场强度幅值的平方：
Ｉ＝Ｉｉｎｃｏｓ２φ （１３） 为了得到检测的光强正比于电流Ｉ，须设置偏置角，因此可求得：
＝ｃｏｓ２（＋） 即：
Ｉ＝（１－ｓｉｎ２）≈（１－２）＝－Ｉｉｎ （１４） 式中：
Ｉ输出光强；
Ｉｉｎ输入光强；
由于很小，所以ｓｉｎ≈。 在图８中，由于设置了偏角（在Ｂ点），从而检测到的值与法拉第旋转角φ＝呈现不失真线性比例。
３．２ 罗柯夫斯基电流传感器
罗柯夫斯基线圈是将导线均匀地绕在一个非铁磁性环形骨架上，一次母线置于线圈中央，因此绕组线圈与母线之间的电位是隔离的。如果母线电流为Ｉ（ｔ），线圈匝数为Ｎ，线圈横截面积为Ｓ，线圈半径为ｒ，则在线圈上产生的感生电动势为：
ｅ（ｔ）＝＝• （１５） 式中：
μ０是空气（或真空）磁导率。 罗柯夫斯基线圈测量回路的等效电路图见图９。
图中：
ＲＬ为线圈电阻；
Ｌ为线圈自感；
Ｒ０为信号内阻。
得到：
ｅ（ｔ）＝Ｌ＋（Ｒ０＋ＲＬ）•ｉ（ｔ） （１６） 因为Ｌ＝，Φ＝Ｂ•Ｓ，Ｂ＝μ０•Ｈ，Ｈ＝ 所以：
ｅ（ｔ）＝－•＝－（•）＝－•Ｈ•＝•＝－• （１７） 计算得到：
－•＝Ｌ＋（Ｒ０＋ＲＬ）•ｉ（ｔ） （１８） 因为Ｌ很大，即：
Ｌ≥（Ｒ０＋ＲＬ）•ｉ（ｔ） 由（１８）得到：
－＝ｉ（ｔ） （１９）
所以，在信号电阻Ｒ０上输出电压为：
ｕ２＝ｉ（ｔ）•Ｒ０＝－•Ｒ０ 一次电流：
Ｉ（ｔ）＝ （２０）
归纳起来，罗柯夫斯基线圈电流传感器具有如下特点：
（１）在Ｌ很大时，一次电流Ｉ（ｔ）＝；
（２）误差＜１％（在外补偿情况下可达到０．２％）；
（３）带宽：从几赫兹到兆赫兹；
（４）线性范围：一直到大于短路电流时才饱和。
３．３ 小信号电流互感器
常规电流互感器用于运行电流和短路电流时需要使用不同的线圈，以避免铁芯饱和，即通常所称的测量用互感器及保护用互感器。由于电子技术进步，对被处理信号的能量要求极小，仅为０．１～０．２ＶＡ，因此可以使用小信号电流互感器完成运行电流和短路电流的测量及保护任务，即在出现短路电流时也不会饱和。
Ｒβ１Ω，铁芯μ＞１０００μ０，Ｍ是感性耦合。 Ｔｒｅｎｃｈ低功率电流传感器的技术数据：
（１）测量范围：５０～５０００Ａ；
（２）额定一次电流：５０Ａ～５ｋＡ；
（３）二次电压：２２．５ｍＶ～２．２５Ｖ；
即：一次电流Ｉｐｒ＝１０００Ａ对应二次电压Ｕｓｒ＝０．４５０Ｖ；
一次电流Ｉｐｒ＝１０ｋＡ对应二次电压Ｕｓｒ＝４．５０Ｖ；
（４）频率：５０Ｈｚ、６０Ｈｚ；
（５）额定短路热稳定时间：直到６０ｋＡ／３Ｓ；
（６）精度：０．２、０．５或１．０级，同时直到６３ｋＡ时５Ｐ；
（７）负载≥２０ｋΩ。 使用于中压系统测量及保护，满足ＩＥＣ６００４４—８标准。