当前,我国电网的电压等级不断提高、电网覆盖面不断扩大,网架结构越来越复杂,从而造成电力系统巡检、带电作业人员以及设备的安全问题比较突出,对安全管理提出了更高的要求。因此,研制一种能够实时监测电场环境、在电场过强时对电力人员实时报警的装置,对电力人员的安全具有重要的意义。电力设备周围会产生电场,随着设备电压等级的提高,电场强度也会增大。为了避免高电场环境对人体造成的直接或潜在的危害,本文提出通过对工作人员周围电场环境进行实时测量,在电场过高时发出报警信号的方法,为工作人员的安全提供保障。比较现有电场测量仪在该问题中的不足,提出了一种可穿戴式电场测量系统设计,并研制了相应的电场传感器,通过仿真与实验验证了所提出的电场传感器的可行性,并在可穿戴式电场测量系统中添加电场过限报警功能,为电力工作人员的安全提供保障。论文的主要研究内容包含以下几个部分:(1)根据可穿戴式电场测量的要求,设计了一种全新结构的双球壳型电场传感器,利用分离变量法分析了传感器对空间电场分布的影响;随后分析了传感器输出电压与空间原电场之间的关系,证明了该传感器的可行性。(2)对双球壳型电场传感器的测量原理以及人体对电场的影响进行了仿真研究。首先分析了双球壳型电场传感器的可行性以及传感器尺寸、材料对传感器的输出影响,为传感器的参数确定提供了参考;随后分析研究了在可穿戴式电场测量中,人体对电场的影响,推荐了电场测量装置在人体上的穿戴位置。(3)对电场测量系统的硬件电路和软件系统进行了设计。首先设计了信号提取电路,将传感器输出信号转化为对地信号;为了扩大测量范围并减小程序的复杂性,设计了真有效值转换电路。通过程序设计,对装置的测量电压进行处理并获得空间电场值,与所设报警阈值进行比较,判断是否发出报警信号。(4)对所设计电场测量系统进行了实验研究。首先设计了平行板型电场校准系统,对电场测量系统进行了校准;随后,在单相导线模拟实验平台中对测量系统的准确性进行了实验验证;最后,搭建了三相导线模拟实验平台,进行了穿戴式电场测量实验,结果表明该测量仪可以应用于穿戴式电场测量。