近年来,随着国内经济快速增长和城镇规模的扩大,民众对电力的需求不断增加,由于我国一次能源和生产力发展很不均衡的特点,重要的电能基地与负荷中心往往相距上千公里,因此远距离,高电压输电成了必然选择。为了保证供电质量和可靠性,必须在人口密集地区建设与高压电网配套的变电站,而高压变电站所产生的工频电场对人体的潜在危害问题也逐渐成为了人们的关注焦点,包括由工频电场静电效应造成的电击和工频电磁场暴露对生物体产生的短期或长期影响。500kV变电站中导线种类繁多,布置复杂,站内及周边存在着强且复杂的工频电磁场,在变电站建成前对电场进行仿真分析有助于变电站结构的优化设计,因此对变电站电场仿真方法的研究是一个非常重要的课题。本课题主要针对变电站电场仿真和测量的问题,选择了模拟电荷法作为仿真算法的基础,对模拟电荷法在变电站中的应用、导线高度对变电站电场的影响以及电场测量系统的开发等方面展开研究,具体工作内容及创新点如下:(1)传统模拟电荷法通常用于计算长距离架空线的电场,因此假设相连的导线档距和弧垂都是相同的。本文基于模拟电荷法理论基础,根据变电站导线档距小,形状多样,排布密集,连线复杂的特点,用分布参数对模拟电荷法进行改进,改进后的模拟电荷法能够将不同档距和弧垂的导线产生的电场叠加,从而适用于变电站中电场的计算。(2)本文基于模拟电荷法提出了一种导线高度对电场强度的灵敏系数模型,通过将场强公式对导线高度参数求导得到灵敏系数,该模型可用于分析电场强度变化趋势,避免了直接应用模拟电荷法分析时需要计算两次场强的情况,提高了计算速度。(3)由面积和测量电容参数设计了平板电容型电场传感器,使用该传感器制作了基于MSP430单片机的工频电场测量仪样机,设计了放大,滤波,整流及单片机测控电路,完成了软件调试,实现了电场测量,显示,场强超限报警等功能。