一种新型微加工交直流电场传感器设计

朱 莎，曾 晗，王师奇，付震东

(1.国家电网江西电力有限公司检修分公司，江西南昌 330096；2.华东交通大学电气与自动化工程学院，江西南昌 330013)

0 引言

随着混合交直流网络应用越来越广泛，社会对直流网络和混合直流/交流网络的关注度越来越高。直流网络有利于电网的互联，高压直流输电有利于远距离输电[1]，光伏发电和电池存储等直流电源应用数量增加，在交直流电压转换过程中损耗较大等一系列因素推动了交直流混合网络的发展。因此，开发交直流电场传感器对于推动混合直流/交流网络发展非常有意义，有利于高压直流输电附近的环境监测[2]，还可以提高高压直流输电和控制系统中远程测量电压的精度[3-4]。

直流电场传感器大部分是基于3种机制:感应探针、光传感器和场磨式电场传感器。然而，由于充电引起的零点漂移，感应探头无法提供长时间测量[5]。光学传感器通常存在相位偏置、温度稳定性差和充电问题[6]。在小型带电工具需要检测表面电荷的情况下，探头尺寸需要小于物体尺寸，然而目前在电力工程领域，最小的电场计探针半径为1 cm[7]。因此，在这种应用中，需要一种具有低功耗、小体积、高可靠性的电场传感器。微加工技术能够制造出微型机械元件的微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)。微机电系统已被研究用于取代大型的传统旋转场磨电场传感器[9]。文献[10-14]提出了多种类型的MEFM，大多数MEFM设计都有屏蔽片在感应电极上方移动，并通过横向移动屏蔽电极[10,12]。……