CN105717373A - 一种近电报警装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近电报警装置及其方法，包括电磁场传感器、感生电流拾取模块、高倍仪用放大模块、工频检波滤波模块、信号调理模块、处理器、按键控制模块、显示模块、声光报警模块以及电源；所述处理器用于对信号进行采样、频域分析及处理，计算出相应的电场强度信号和距场源(输电线路)的距离，并通过显示模块进行显示，同时根据报警阈值通过声光报警模块进行声光报警。本发明能够在高压和强电磁环境中检测电磁感应，并能够通过声音告警信号告知附近是否存在高压带电物体或存在强电磁场，迅速、安全、可靠的提醒当事人注意警戒或迅速撤离危险境况，有效保障人身和设备安全问题。

Description

一种近电报警装置及其方法

技术领域

本发明涉及工频强电感应测量技术和高压工程安全生产领域，尤其涉及一种近电报警装置及其方法。

背景技术

多年来,因触电事故造成人员重伤或死亡的数字非常惊人,已成为影响社会和谐和家庭幸福的一大杀手。据近年来的事故统计分析发现,触电死亡人数占其全部死亡人数的6.54％。我国约每用电1.5亿kWh就发生触电死亡1人,而实际上工业用电尤其是城市郊区、县城及以下企业多以架空线路供电,更易发生人身触电伤亡事故。按照触电事故发生的原因划分,误碰带电设备造成伤亡人数最多,占到了伤亡总人数的36％,事故对社会和谐造成巨大冲击,每个触电死亡人员基本上都属于不同的家庭,也就是说,每年都有成千上万个家庭必须承受失去亲人的巨大痛苦,同时在触电伤亡事故中,大约有60％形成法律纠纷,给发供电企业带来巨大的经济损失和舆论负面影响。尤其对于长期工作在变电站、发电厂、输配电线路等场所的电力企业或施工企业一线职工而言,高压触电威胁性更大,其触电主要有两种：一种是强电磁场环境中的感应电触电,这种情况下作业人员轻者造成麻痛,重者造成伤亡。另一种是直接误触高压带电设备触电,这种情况下一定会造成作业人员重伤或死亡。以往人们对于感应电触电的防护采取的主要措施是通过穿绝缘手套和绝缘鞋的方法防止触电,由于感应电电压往往很高,超过普通绝缘手套和绝缘鞋的耐压水平,起不到绝缘效果,而绝缘水平高的手套和鞋,因为太笨拙穿着时无法工作,所以目前对感应电的防护还没有好的办法,导致一线员工在作业过程中经常被感应电伤害。对于现场工作的一线员工误走带电间隔和带电线路造成的直接触电事故的防护,传统的防护方法只是通过加强管理的手段来避免,技术上没有任何措施,一旦发生触电,肯定要造成触电人员的伤亡。

与此同时，目前在供电系统大多高压设备试验中采用不拆头试验方法，大大减轻了检修工作量，但高压试验需进行试验接线，由于工作现场设备高绑梯困难，有时斗车无法开进现场，绝缘杆由于伸缩自如、重量适中、维护方便在试验现场得到了广泛应用。但是在使用绝缘杆近电操作时，操作者常因操作距离高、绝缘杆长，造成绝缘杆倒杆碰到相邻带电设备，或使被试设备与母线的安全距离，造成工作人员触电事故发生。2012年某变电站试验工作中，由于试验人员在拆除试验绝缘杆时站立不稳，绝缘杆失衡倒向临近带电设备，造成试验人员被试验线引出的电弧灼伤。因此有必要在对绝缘杆的使用进行规范的同时依靠技术力量对危险加以告警和预防。研究高效、稳定的近电预警系统将有效遏制安全事故的发生。

目前，就解决高压触电问题所采用的措施，基本停留在加强宣传力度和借用过流保护装置完成漏电保护两种手段之上，但在实际生产生活中，时刻高度紧张地严防触电基本无法做到，特别是高电磁环境中的感应触电更是难以预防。同时过流保护装置的动作与实际电力系统运行状态、运行方式以及计算动作整定值有着密切关联，很难制定合适不同状况的人身和设备安全运行的工作电流阈值。由此,在技术上减少和解决电力系统中的高压触电所造成的人身伤亡和设备安全问题已是迫在眉睫。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提出一种有效可靠的近电报警装置及其方法，能够在高压和强电磁环境中检测电磁感应，并能够通过声音告警信号告知附近是否存在高压带电物体或存在强电磁场，迅速、安全、可靠的提醒当事人注意警戒或迅速撤离危险境况，有效保障人身和设备安全问题。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案实现:

一种近电报警装置，包括电磁场传感器、信号处理电路、处理器以及电源；所述电磁场传感器用于在电场中随变化的电场感生出变化的电流信号，将交变的电场感应为相应的感生电流；所述信号处理电路用于对所述感生电流进行处理，供所述处理器使用；所述处理器根据处理后的感生电流计算出相应的电场强度信号和距场源的距离；所述电源为所述近电报警装置供电。

进一步地，所述处理器对处理后的感生电流进行采样、频域分析及处理，计算出相应的电场强度信号和距场源的距离。

进一步地，所述信号处理电路包括感生电流拾取模块，所述感生电流拾取模块用于将所述电磁场传感器感应的感生电流进行取样，转化为随电场强度变化而变化的电压信号。

进一步地，所述信号处理电路还包括高倍仪用放大模块，所述高倍仪用放大模块用于对所述电压信号进行放大至能够供处理器采样。

进一步地，所述信号处理电路还包括工频检波滤波模块，所述工频检波滤波模块用于滤除放大后的电压信号中反映其它频率的电磁波成分。

进一步地，所述信号处理电路还包括信号调理模块，所述信号调理模块用于将检波滤波后的信号进一步处理为处理器采样所需的电压输入范围内。

进一步地，还包括下列模块的一种或几种：显示模块、声光报警模块、按键模块、近电报警距离调节按键；所述近电报警距离调节按键用于设置近电报警距离，控制报警距离灵敏度。

进一步地，所述电磁场传感器为10mm*10mm*0.2mm的薄铜片。

进一步地，所述高倍仪用放大模块包括由J4端子和47uF电容组成的LC调谐电路、由运放U4A、运放U4B组成的前级放大级和由运放U5B构成的差分放大级；所述运放U4A、U4B、U5B组成通用数据放大器，每个运放都接成比例运算电路形式；所述感生电压输入至运放所述运放U4A和U4B，构成差分输入，并将所述感生电压加至电阻R13上，经连接U4A和U4B的电阻R15和R16进行放大，至U4A和U4B输出差分值，完成前级放大，前级放大倍数为(R15+R16+R13)/R13；U4A和U4B将感生电压放大后输入至运放U5B进行后级放大后由U5B输出。

本发明还公开了一种近电报警方法，采用电磁场传感器将带电体周围产生的工频电磁场感生出感生电流；对所述感生电流进行捡拾、放大、检波、滤波后，由处理器进行采样，并分析计算出相应的电场强度信号和距场源的距离。

进一步地，所述电磁场传感器为10mm*10mm*0.2mm的薄铜片，将所述薄铜片沿电力线经线方向放置在缓慢变化的工频电场中；所述薄铜片将分别在近电力线和远电力线的两侧10mm*0.2mm的面积上受电场影响分别分布变化的正负电荷，电荷数量随时间进行工频变化，电荷密度分别为σ(t)和-σ(t)，其中σ(t)可按下式进行计算：

σ(t)＝εE(t)

因此产生的感生电流为：

i(t)＝2σ(t)＝2εE(t)。

进一步地，工频环境下麦克斯韦方程组可以写成相量形式：

$\left\{\begin{array}{c}\▿\×\stackrel{\·}{H}=J+j\mathrm{\ω}\stackrel{\·}{D}\\ \▿\×\stackrel{\·}{E}=-j\mathrm{\ω}\stackrel{\·}{B}\\ \▿\·\stackrel{\·}{B}=0\\ \▿\·\stackrel{\·}{D}=\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}\end{array}\right.$

式中，以相量形式表征的各场量和源量均仅为空间坐标的函数，其模值为相应正弦量的有效值；

通过解此方程组，可得电力线路附近电场强度水平和垂直分量的近似计算公式：

$E_x=-j\mathrm{\ω}I\[\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{2\mathrm{\π}}(ln\frac{1650/\sqrt{\mathrm{\ω}\mathrm{\σ}}}{\sqrt{y^2+{(z-h)}^2}}-j\frac{\mathrm{\π}}{4})$

$E_z=-\frac{{\mathrm{j\ωI\μ}}_0}{2{\mathrm{\π\γ}}_1^2}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}\left(u-\sqrt{u^2+{\mathrm{\γ}}_1^2}\right)J_0\left(uy\right)e^{-u\left(h+z\right)}du$

式中，y为电力线对地投影到观测点的距离，I为电力线中的交变电流，h为电力线平均架设高度，z为观测点高度，σ为大地的视在电导率，μ₀＝4π×10^-7H/m，ω为角频率，γ₁为大地传播常数，u为特征参数，J₀()为第1类0阶贝塞尔函数。

本发明的有益效果：

1、能够在高压和强电磁环境中检测电磁感应，并能够通过声音告警信号告知附近是否存在高压带电物体或存在强电磁场，迅速、安全、可靠的提醒当事人注意警戒或迅速撤离危险境况，有效保障人身和设备安全问题。

2、采用一薄金属感应铜片作为电磁场传感器的关键器件，材料获取加工及其容易，几乎零成本，使用方便简单。

3、采用处理器及前向通道中的信号处理电路中的运算放大器、电阻、电容等器件均为电子材料市场中最常见器件和器材，既能够实现电磁场感应的微小电流的捡拾、放大和获取，又能使装置制作生产选材方便，制作容易，装置功耗低、结构简单，探测灵敏度高。

4、突破传统的电场测量装置的使用，直接采用简单常见的元器件和材料进行加工和实现，使得装置体积小、重量轻、价格低廉，更易于广泛使用和普及。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明近电报警装置的电路结构框图。

图2是本发明近电报警装置中高倍仪用放大模块的电路图。

图3是本发明近电报警装置中工频检波滤波模块和信号调理模块的电路图。

图4是本发明近电报警装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1所示，本发明近电报警装置包括电磁场传感器、感生电流拾取模块、高倍仪用放大模块、工频检波滤波模块、信号调理模块、处理器、按键控制模块、显示模块、声光报警模块以及电源；所述电磁场传感器用于在电场中随变化的电场感生出变化的微弱电流信号，将交变的电场感应为相应的感生电流；所述感生电流拾取模块用于将微弱的感生电流通过精密电阻构成电路进行取样，转化为随电场强度变化而变化的微弱电压信号，供后续电路处理；所述高倍仪用放大模块用于对所述感生电流进行放大，将反映场强变化的微弱电压信号放大到能够供处理器AD采用器采样的大电压信号，其放大倍数要超过3000倍；所述工频检波滤波模块用于将放大后的电压信号中反映其它频率电磁波的成分滤除，设计的检波滤波电路上下截止频率分别在35Hz和75Hz附近；所述信号调理模块是将检波滤波后的信号进一步处理为AD采样器所需的电压输入范围内；所述处理器用于对信号进行采样、频域分析及处理，计算出相应的电场强度信号和距场源(输电线路)的距离，并通过显示模块进行显示，同时根据报警阈值通过声光报警模块进行声光报警。所述处理器采用STC12C5A60S2系列单片机处理器。

如图2所示，电磁场传感器通过J4端子和47uF电容C11组成LC调谐电路，对工频电场感应信号在源头实时抗干扰处理；所述高倍仪用放大模块包含两个放大级，运放U4A、运放U4B组成第一级，二者均接成同相输入方式，因此输入电阻很高。由于电路结构对称，它们的漂移和失调都有相互抵消的作用。U5B组成差分放大级，将差分输入转换成为单端输出。将感生电压输入至运放U4A的3脚和U4B的5脚，构成差分输入；至U5B的7脚输出，三个集成运放组成通用数据放大器，每个集成运放都接成比例运算电路形式。采用的仪用差分放大电路能够很好的抑制由于环境温度、湿度及外界电磁干扰所引起的电路的不稳定性，使得在电场强度检测和近电报警时的准确度和稳定性大大提高，给强电系统研究及大气电场测量和安全生产预警提供了极大的方便。

借助运算放大器的正负输入端的“虚短路”和输入引脚与整个器件的“虚断路”特点，将U4A的3脚和U4B的5脚的感生电压加至电阻R13上，经连接U4A和U4B的R15和R16进行放大，至U4A的1脚和U4B的7脚输出的差分值，完成仪用放大电路的前级放大，前级放大倍数为(R15+R16+R13)/R13＝(100K+100K+10K)/10K＝21倍；U4A的1脚和U4B的7脚将感生电压放大21倍后输入至运放U5B的5脚和6脚进行放大，完成仪用放大电路的后级放大，后级放大是典型的运算放大电路，放大倍数为-R17/R12＝-1500K/10K＝-150倍，经仪用差分放大电路的两极放大后，高倍仪用放大模块完成了对微弱感生电压的放大，整个放大倍数为21*15＝3015倍。

如图3所示，工频检波滤波模块和信号调理模块中，首先由U5A完成工频信号的检波和滤波，U5A和其电阻电容器件构成带通滤波器，对放大后的感生电压进行带通滤波，滤除工频以外的其它成分信号。带通滤波器的截止频率的计算，低频截止频率f_l和高频截止频率f_h分别为：

$f_l=\frac{1}{2\mathrm{\π}R19C14}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\×5.1K\×{10}^{-6}}=31.2Hz$

$f_h=\frac{1}{2\mathrm{\π}R22C15}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\×2K\×{10}^{-6}}=79.6Hz$

即将31.2Hz和79.6Hz以外的频率成分滤除。

滤波后的工频电压信号输入信号调理模块进一步进行信号调理。信号调理模块主要是由运算放大器构成的一个加法电路，将交流电压信号的基准电平调整至2.5V以便于AD采样器进行采样。

如图4所示，本发明近电报警装置为一个尺寸约为120mm×80mm×60mm的绝缘塑料小盒，包括连接为一体的电磁场感应金属片1(电磁场传感器)、信号处理电路2(包括高倍仪用放大模块、工频检波滤波模块、信号调理模块、处理器)、电源3、启动开关4、近电报警距离调节按键5、显示器6、近电报警指示灯7和壳体8以及壳体上嵌有的扬声器释音孔9。打开装置启动开关4，装置接通电源，根据强带电体的电压等级通过近电报警距离调节按键5设置近电报警距离，控制报警距离灵敏度，近电报警装置置于强带电体附近或强电磁场当中，待距带电体达到一定的距离以内或电磁场强到一定程度时，近电报警装置就会发出响亮的声音报警，同时报警灯亮起。

报警距离灵敏度的设置方法是通过近电报警距离调节按键5中的四只按键实现的，此四只按键分别定义为“ENT”、“ESC”、“INC”、“DEC”，首先通过“ENT”键查看报警控制灵敏度或开始调整报警灵敏度，通过“INC”和“DEC”按键分别进行增加和减小控制灵敏度，待调整完毕后再次按下“ENT”键进行确认调整，完成报警控制灵敏度的调整。整个过程中均可通过“ESC”键随时退出调整，退出调整后报警控制灵敏度为原设定值。

在本发明近电报警装置的一个典型实施案例中，变电站检修工人持高压绝缘试验杆进行带电作业试验。近电报警装置通过卡槽牢固地固定在高压绝缘试验杆的一端，打开电源，设定好合适的感应灵敏度，由工人持高压绝缘试验杆的另一端进行高压带电作业，正常作业时高压绝缘试验杆不接触高压带电物体，此时近电报警装置离高压带电体距离较远，装置不报警，一旦操作工人持高压绝缘试验杆不小心靠近高压带电物体时，近电报警装置周围的电磁场强度加大，电磁场感应金属片感应到增大的感生电流，由信号处理电路2的放大等处理后使装置报警声响起，同时报警灯发光，警告操作工人危险的接近。通过对绝缘试验杆加装近电报警装置，实现在其使用过程中保持对高压带电物体的安全距离。采用声光报警，根据试验杆移动过程中进行多点感应检测，实现有效、准确报警，以防止事故发生。

本发明的近电感应方法，是根据强电附近电场特征呈现的近场区特性，通过一薄金属铜片在不接触带电体靠近带电体时，借助带电体周围产生的工频电磁场在金属片中感生出非常微弱的电流，此电流变化频率与电磁场变化频率相同，对此电流利用高输入阻抗的运算放大电路进行捡拾和初步放大，再进一步通过高倍仪用放大电路进一步的放大3000倍以上后，进行检波和滤波，得出可供测量、检测以及报警的反应周围交变电场强弱的信号，做简单信号调理输入到单片机处理器进行采样处理。以下分两个方面进一步详细说明近电感应方法：

1)工频电场的特征及计算模型

输电线路中电压与电流的频率为工频50Hz，对应的波长λ为6000km，根据天线理论，发射天线的物理尺寸只有达到或接近才能使得电磁波空间发射能力最强，而实际上一条高压输电线路均远小于此尺寸，因此电力线路向周围的电磁波发射能力是极弱的，稍远距离的电磁场强度几乎检测不到。对于距电力线路数米或数百米的距离r处而言，r＜＜λ，故输电线路附近的电场和磁场呈现典型的“近场区”特征。近场区内的电场典型特点为：(1)似稳场，即区内电磁场与场源(导线处)的相位差异小到可以忽略的程度，基本没有空间移动特征，不呈现向空间传送电磁波的现象。(2)准静态场，即区内电场与磁场的特征与静态场几乎完全相同，可用静态场来求解，电场与磁场基本相互独立。(3)感应场，即区内磁场随距离呈1/r²规律、电场以1/r³规律迅速衰减，电磁辐射能量极小。

线路附近工频电场强度的计算属于电磁场正问题的数值计算与分析，即在相对固定的电磁场的计算区域，及激励源的特性，求其场域中场量随时间、空间分布的规律(场分布)，从而得出与电源的距离。宏观的电磁现象的基本规律可以非常简洁地用一个方程组，即麦克斯韦方程组来表示。通过求解麦克斯韦方程组来解决电场和磁场的计算问题。

对于水平架空线路来说，产生交变电磁场的源为线路中的电流，属工频正弦激励，此时在线性媒质、正弦激励且稳态条件下，一般形式的麦克斯韦方程组可归结为不显含时间的复相量表示形式，即任何一个电、磁场量都可以用一个复相量表示，因此正弦稳态情况下的时变电场也简称为时谐电磁场，工频环境下麦克斯韦方程组可以写成相量形式：

$\left\{\begin{array}{c}\▿\×\stackrel{\·}{H}=J+j\mathrm{\ω}\stackrel{\·}{D}\\ \▿\×\stackrel{\·}{E}=-j\mathrm{\ω}\stackrel{\·}{B}\\ \▿\·\stackrel{\·}{B}=0\\ \▿\·\stackrel{\·}{D}=\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}\end{array}\right.$

式中，以相量形式表征的各场量和源量均仅为空间坐标的函数，其模值为相应正弦量的有效值。例如，实际的时变电场E(t)可由电场复相量在时域表示为：

通过解此方程组，可得电力线路附近电场强度水平和垂直分量的近似计算公式：

$E_x=-j\mathrm{\ω}I\[\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{2\mathrm{\π}}(ln\frac{1650/\sqrt{\mathrm{\ω}\mathrm{\σ}}}{\sqrt{y^2+{(z-h)}^2}}-j\frac{\mathrm{\π}}{4})$

$E_z=-\frac{{\mathrm{j\ωI\μ}}_0}{2{\mathrm{\π\γ}}_1^2}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}\left(u-\sqrt{u^2+{\mathrm{\γ}}_1^2}\right)J_0\left(uy\right)e^{-u\left(h+z\right)}du$

式中，y为电力线对地投影到观测点的距离，I为电力线中的交变电流，h为电力线平均架设高度，z为观测点高度，σ为大地的视在电导率，μ₀＝4π×10^-7H/m，ω为角频率，γ₁为大地传播常数，u为特征参数，J₀()为第1类0阶贝塞尔函数。

2)工频电场的感应检测原理及检测方法

线路近场区电场具有准静态场的特征，其电场的特征与静电场的特征基本完全相同，唯一的不同就是工频电场强度按照工频频率缓慢变化而已，因此可借助静电场来完成近场区工频电场的分析。静电场中的导体有个重要特征就是要达到静电平衡，导体中的电荷受静电场的影响产生静电感应而重新分布，达到平衡，导体内任何一点都要达到电场强度为零。基于此，处于工频电场中的导体内部的电荷也将受到工频电场的影响达到所谓的静电平衡，在导体表面沿电场线方向进行正负电荷的重新分布而达到内部电场为零，由于工频电场强度随时间变化，电场强度值按cos(ωt)的三角函数规律变化，造成了导体表面分布的正负电荷也按此三角函数随时间的变换而缓慢变化。产生了导体中电荷左右的移动，产生感生的交变电流。此电流的变化频率反应了电场强度的变化频率，电流的大小反应了电场强度的大小，通过检测工频电场中导体的感生电流可以计算出该导体与场源的位置关系，近而测定出测量点与带电体的距离。

采用10mm*10mm*0.2mm的薄铜片作为检测元件，将铜片沿电力线经线方向放置在缓慢变化的工频电场中。铜片将分别在近电力线和远电力线的两侧10mm*0.2mm的面积上受电场影响分别分布变化的正负电荷，电荷数量随时间进行工频变化，电荷密度分别为σ(t)和-σ(t)，其中σ(t)可按下式进行计算：

σ(t)＝εE(t)

因此产生的感生电流为：

i(t)＝2σ(t)＝2εE(t)

将此感生电流通过特定的信号处理电路进行拾取和处理，可计算出检测元件位置处的电场强度，进一步根据线路周围电场强度的计算与比对，得出检测点与线路的距离。

3)抗干扰处理方法

采用LC调谐法解决感应信号源头的干扰问题。在本振回路中使用LC调谐回路，通过改变L或C的值来改变本振频率，调谐简单，尺寸小，价格便宜，应用电路简单，性能可靠。使用者可以根据收听效果进行精细调节，利用LC回路易于实现，可以很好地避免环境温度及周围电磁干扰，产品的性价比更高。

采用运算放大器实现信号的调理，运算放大器输入阻抗高，输出阻抗低，失调及零漂很小，放大倍数精确可调，具有差动输入，单端输出，共模抑制比很高。同时较低的失调电压，失调电流，噪声以及漂移等。用运算放大器和电容、电阻组成带通滤波器。滤波效果好，电路简单，增益稳定，并且可以根据带通滤波器的输出电压与频段范围的对应关系进行直接调整。接收工频范围内的有效信号，可以有效的消除线路板内部及外部的高频段和低频段的干扰和噪声。

4)报警信息的无线传输实现预警装置的扩展应用

考虑到近电报警装置的诸多典型应用，如高压试验绝缘杆进行高压试验装置装设于绝缘杆顶端、大型机械臂作业装置装设于臂顶部等，作业人员并非靠近近电预警装置，为使报警效果得以明显发挥，可以考虑报警装置设计成发送模块(发射端)及接收模块(接收端)，二者之间通过2.4G无线方式传输数据，此种无线传送方式与工频测量信号远不在同一频段，互不干扰，同时该无线传送方式在无障碍情况下数据通讯传输距离可达200米以上，正好可满足作业现场距离的需求。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种近电报警装置，其特征在于：包括电磁场传感器、信号处理电路、处理器以及电源；所述电磁场传感器用于在电场中随变化的电场感生出变化的电流信号，将交变的电场感应为相应的感生电流；所述信号处理电路用于对所述感生电流进行处理，供所述处理器使用；所述处理器根据处理后的感生电流计算出相应的电场强度信号和距场源的距离；所述电源为所述近电报警装置供电。

2.根据权利要求1所述的近电报警装置，其特征在于：所述信号处理电路包括感生电流拾取模块，所述感生电流拾取模块用于将所述电磁场传感器感应的感生电流进行取样，转化为随电场强度变化而变化的电压信号。

3.根据权利要求2所述的近电报警装置，其特征在于：所述信号处理电路还包括高倍仪用放大模块，所述高倍仪用放大模块用于对所述电压信号进行放大至能够供处理器采样。

4.根据权利要求3所述的近电报警装置，其特征在于：所述信号处理电路还包括工频检波滤波模块，所述工频检波滤波模块用于滤除放大后的电压信号中反映其它频率的电磁波成分。

5.根据权利要求4所述的近电报警装置，其特征在于：所述信号处理电路还包括信号调理模块，所述信号调理模块用于将检波滤波后的信号进一步处理为处理器采样所需的电压输入范围内。

6.根据权利要求1至5任一项所述的近电报警装置，其特征在于：还包括下列模块的一种或几种：显示模块、声光报警模块、按键模块、近电报警距离调节按键；所述近电报警距离调节按键用于设置近电报警距离，控制报警距离灵敏度。

7.根据权利要求3、4、5中任一项所述的近电报警装置，其特征在于：所述高倍仪用放大模块包括由J4端子和47uF电容组成的LC调谐电路、由运放U4A、运放U4B组成的前级放大级和由运放U5B构成的差分放大级；所述运放U4A、U4B、U5B组成通用数据放大器，每个运放都接成比例运算电路形式；所述感生电压输入至运放所述运放U4A和U4B，构成差分输入，并将所述感生电压加至电阻R13上，经连接U4A和U4B的电阻R15和R16进行放大，至U4A和U4B输出差分值，完成前级放大，前级放大倍数为(R15+R16+R13)/R13；U4A和U4B将感生电压放大后输入至运放U5B进行后级放大后由U5B输出。

8.一种近电报警方法，其特征在于：采用电磁场传感器将带电体周围产生的工频电磁场感生出感生电流；对所述感生电流进行捡拾、放大、检波、滤波后，由处理器进行采样，并分析计算出相应的电场强度信号和距场源的距离。

9.根据权利要求8所述的近电报警方法，其特征在于：所述电磁场传感器为10mm*10mm*0.2mm的薄铜片，将所述薄铜片沿电力线经线方向放置在缓慢变化的工频电场中；所述薄铜片将分别在近电力线和远电力线的两侧10mm*0.2mm的面积上受电场影响分别分布变化的正负电荷，电荷数量随时间进行工频变化，电荷密度分别为σ(t)和-σ(t)，其中σ(t)可按下式进行计算：

σ(t)＝εE(t)

因此产生的感生电流为：

i(t)＝2σ(t)＝2εE(t)。

10.根据权利要求8或9所述的近电报警方法，其特征在于：工频环境下麦克斯韦方程组可以写成相量形式：

$\left\{\begin{array}{c}\▿\×\stackrel{\·}{H}=J+j\mathrm{\ω}\stackrel{\·}{D}\\ \▿\×\stackrel{\·}{E}=-j\mathrm{\ω}\stackrel{\·}{B}\\ \▿\·\stackrel{\·}{B}=0\\ \▿\·\stackrel{\·}{D}=\stackrel{\·}{\mathrm{\ρ}}\end{array}\right.$

式中，以相量形式表征的各场量和源量均仅为空间坐标的函数，其模值为相应正弦量的有效值；

通过解此方程组，可得电力线路附近电场强度水平和垂直分量的近似计算公式：

$E_x=-j\mathrm{\ω}I\[\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{2\mathrm{\π}}(ln\frac{1650/\sqrt{\mathrm{\ω}\mathrm{\σ}}}{\sqrt{y^2+{(z-h)}^2}}-j\frac{\mathrm{\π}}{4})$

$E_z=-\frac{{\mathrm{j\ωI\μ}}_0}{2{\mathrm{\π\γ}}_1^2}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}(u-\sqrt{u^2+{\mathrm{\γ}}_1^2})J_0\left(uy\right)e^{-u(h+z)}du$

式中，y为电力线对地投影到观测点的距离，I为电力线中的交变电流，h为电力线平均架设高度，z为观测点高度，σ为大地的视在电导率，μ₀＝4π×10^-7H/m，ω为角频率，γ₁为大地传播常数，u为特征参数，J₀()为第1类0阶贝塞尔函数。