HVDC输电技术凭借其独特优点,己在我国电网中广泛使用。为了保证直流输电系统安全生产与应用,需要电力作业人员定期对直流设备进行维护和检修。以直流输电线路和直流换流站等作业场景为例,由于工作程序繁琐和环境复杂,电力作业人员容易无意靠近高压危险源,导致人员触电伤亡事故。通过技术手段实现对作业人员周围的危险源的非接触式智能感知,并提前报警提示作业人员远离至安全距离。对保证作业人员的生命安全和设备的稳定运行具有重大意义。目前国内外电力作业安全预警技术主要应用于工频领域,但在直流输电作业安全预警技术相关研究还比较少。因为高压直流电场较于工频电场检测难度更大,在对直流电场微弱信号采集分析和抗干扰技术上都具有较大挑战。考虑到作业现场环境的复杂性,针对高压直流带电设备不同电压等级、电场强度测量、多应用场景和自适应主动报警功能等。本文提出了一种具有安全预警功能的非接触式直流电场传感器。首先,通过有限元分析方法得到±500k V、±800k V高压直流输电线路和±500k V换流站管道母线等周围电场分布云图和电场分布曲线。研究直流带电设备的空间电场分布和变化,为直流电场测量技术和不同电压等级识别算法的设计奠定理论基础。其次,直流电场传感单元作为核心部件,其实用性和可靠性至关重要。对直流电场传感单元结构进行优化设计,在保证传感器灵敏度和边缘效应影响的约束条件下,优化电场传感单元结构参数。通过电场传感器的标定实验测试,得出传感器量程和灵敏度等静态指标参数,满足现场测量需求。本文还从传感器自身结构和自然环境因素,分析和讨论了对电场测量结果的影响。最后,将电场传感器在某±500k V直流换流站和直流输电线路模拟实验平台进行现场测试;验证了电场传感器测量结果的准确性,以及不同电压等级下安全预警功能的可靠性。