现有适用于离线变压器绕组变形检测的频率响应法（FRA）,难以直接推广应用于带电运行的变压器。近年来提出的利用罗氏线圈向绕组耦合注入激励信号,通过高压套管根部的罗氏线圈测量响应电流信号的方法具有一定的可行性。但在现场应用中遇到了电磁干扰过大的问题:一方面,带电运行变压器绕组上工频负载电流会导致罗氏线圈传感器磁芯饱和,失去测量能力;另一方面,变电站内复杂的电磁环境造成传感器外壳屏蔽失效,噪声干扰过大淹没了微弱的频响信号。针对工频大电流造成的磁芯饱和问题,本文提出了两种抗工频磁饱和方法。通过将变压器三相套管上的三个传感器并联为次级线圈提供零阻抗,实现初级侧工频电流干扰磁场和次级线圈电流磁场在磁芯中抵消,从而避免磁芯饱和。第二种方法中传感器带有两个次级线圈——一个测量线圈和一个抗饱和线圈,通过抗饱和线圈上串联小阻抗可以识别每一相绕组的FRA信号。理论分析和实验室试验结果表明,采用该方法可以显著抑制磁饱和现象,并能准确识别和测量各相绕组的FRA信号。针对传感器外壳屏蔽失效的问题,仿真和测试了常用C型金属外壳的屏蔽效能。通过有限元仿真分析磁场的分布和磁力线的走向,揭示C型外壳屏蔽效果不佳的原因。研究发现,由干扰电流引起的磁场会绕过外壳由其内壁的气隙进入外壳内部。同时,具有较大内径与高度比的外壳具有较差的磁屏蔽效果。因此,提出了一种具有螺旋气隙的新型外壳。通过仿真分析了这种新型外壳的磁屏蔽效能,并在实验中得到了验证。结果表明,具有螺旋气隙的金属外壳在其气隙较长时具有更好的屏蔽效果,而且螺旋气隙不会影响传感器的电流测量功能。针对强噪声下微弱频响信号的提取,设计了适用于检测传感器的无源滤波电路、积分电路和有源放大滤波电路,减弱工频噪声对高频测量信号的影响。通过软件仿真验证了所设计电路的可行性。