传统采用电场传感器实现电力安全距离预警的方法主要通过设定安全阈值来间接实现安全距离预警,但不同电压等级所对应的安全阈值不同,每次作业需要提前设定安全阈值,这样会给工作带来不便以及潜在的危险。因此,针对交流电场本文提出一种多电场传感器圆阵实现交流电场源定位的方法,并将此方法应用于电力安全预警领域,可直接计算出探测器与危险源的距离、仰角、方位角,且不受电压等级的影响。对定位原理、定位误差、传感器最优布局方式、探测器硬件和软件、探测器实际性能等问题进行了研究与分析。1、利用镜像法介绍了一维电容式球型传感器的测量原理,得到传感器表面感应电荷量与测量位置处的电场强度成正比的关系。在静电感应原理的基础上根据传感器表面的感应电荷量、场源电荷量、阵列几何位置关系得到场源感应电荷量与场源到阵列中心的距离成二次反比例关系、与传感器表面感应电荷量成正比例关系,并建立了定位数学模型。分析了引起定位误差的原因:测量误差、布局误差,并建立了误差模型。2、为得到最佳的探测器布局来减少传感器间的相互干扰,首先通过误差模型仿真了不同布局参数对定位误差的影响程度,布局参数包括:传感器半径、阵列半径、传感器个数。然后通过传感器间的相互干扰、最小感应电荷量、定位误差间的关系建立了约束条件和目标函数。最后利用遗传算法可计算多个目标,快速获得全局最优解的特点对探测器的布局参数进行了优化设计。优化结果表明,当圆周上的传感器数量为4、阵列半径为20cm、传感器半径为1.5cm时距离误差的范围为8.4～11.5%。3、提出一种带屏蔽环的电场传感器结构,能够削弱传感器间的相互干扰,并提升传感器的一致性。研制了探测器的软、硬件,硬件包括:电场测量模块、控制系统。电场测量模块由5个平板型圆形电场传感器和5个配套调理电路组成;控制系统由以STM32F030F4单片机为核心处理器以及外围电路组成。软件包括:软件定时器、数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块。最终,探测器可同时采集5路传感器的信号,并可实现定位算法的计算,将计算结果通过蓝牙发送至PC端进行坐标的显示。4、为验证定位方法的可行性,分别在10k V、35k V、110k V报警距离处进行了实验验证。实验结果表明在本文的试验条件下当探测器位于10k V报警距离时距离误差为0.18m、仰角误差为6.8°、方位角误差为4.57°,位于35k V报警距离时距离误差为0.2m、仰角误差为4.8°、方位角误差为5.14°,满足10k V、35k V电压等级的安全距离预警要求。