受拍摄环境及局部放电程度影响, 夜间型紫外相机拍摄电晕放电图像不清晰、放电区域的颜色不仅接近背景颜色且与背景交叉重叠等导致难以自动分割局部放电, 针对该问题提出一种新的电力线紫外图像局部放电区域精确分割方法。首先, 构建基于 Unet深度学习语义分割模型, 利用已训练 Unet网络对紫外图像语义分割获得电晕放电区域粗分割结果; 其次, 将放电区域紫外图像转换为灰度图像, 基于前景加权的 Otsu阈值分割法对粗分割结果进行精确分割。对 426个样本进行测试, 本文方法全部分割出了样本图像中的局部放电区域, 且分割出的放电区域与真值之间的误差接近 0, 所提出的电晕放电分割方法能为局部放电大小量化和评估提供准确的数据源。

电晕放电产生的紫外线可作为检测信号用于电晕放电识别。紫外成像仪成本昂贵, 目前在输配电设备带电巡检中运用较多, 但无法运用于实时在线监测, 从而无法及时发现安全隐患。为此提出了一种基于紫外传感器的电晕放电监测方法, 通过设计光学透镜以聚集紫外线信号从而抑制外界干扰, 研究了传感器运行电压、监测距离对紫外脉冲计数监测结果的影响, 并通过开展试验与紫外成像仪电晕放电图谱进行了对比验证。校验结果表明, 紫外传感器供电电压设置为 500V可以获得最佳检测效果; 不同外施电压下紫外脉冲计数结果与紫外成像仪测得的光斑面积测得结果变化趋势基本一致, 因此所提出的基于紫外脉冲计数的电晕放电监测方法可有效反应电晕放电的起始和发展。研究结果可以为输配电设备在线监测装备的研制和校验提供重要参考。

电力金具是输变电工程的关键部件，在温度、风沙等环境因素作用下，因结构缺陷会导致电晕放电，最终影响输变电线路的安全运行。基于电晕试验工作平台，采用图像融合和图像处理技术，对放电光斑进行特征提取和状态评估。研究结果表明：光斑面积与放电量呈线性关系；电力金具放电阶段由电晕阶段，历经小电弧阶段，最终发展到强烈火花放电阶段；当增益为70%，观测距离为10 m时，3 个阶段的放电光斑面积分别约为1000 像素、5000 像素和10000 像素；根据紫外图像特征，电力金具的状态评估分为无缺陷，一般缺陷，严重缺陷，紧急缺陷4 个状态。该研究成果为电力金具安全评估提供技术支撑。

电晕放电等离子体技术是近年发展起来的一种新型高级氧化工艺, 因其处理效果好、 操作简单、 占地面积小的特点在印染废水处理领域得到了广泛应用。 目前因大部分有机污染物的降解机理不详, 该技术尚处于探索阶段。 因此, 为了尽早将电晕放电等离子体技术应用于工业印染废水的处理, 不同污染物降解机理的研究对该技术的工业化和产业化应用具有重要意义。 至今, 电晕放电等离子体技术对研究较多的染料的降解效果均较好, 然而, 是否适合所有染料的降解有待进一步研究。 采用电晕放电等离子体技术处理三苯甲烷类染料甲基蓝, 研究了溶液的初始浓度对甲基蓝紫外-可见光谱中芳香环的降解率、 发色基团吸光度变化的影响, 测定了溶液的浓度、 总有机碳(TOC)、 总氮(TN)、 pH值等指标随着放电时间的变化, 并对其相关性进行了分析。 结合紫外-可见光谱(UV-Vis)、 三维荧光光谱(3D-fluorescence)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)三种光谱学手段分析了电晕放电降解甲基蓝过程溶液的颜色、 荧光物质和官能团变化, 分析了电晕放电降解甲基蓝30 min后生成的中间产物。 结果表明: 电晕放电等离子体降解甲基蓝过程, 溶液的浓度随着放电时间的延长逐渐减小, 表明该技术对甲基蓝溶液有一定的降解能力; 降解过程高压电极放电击穿含有大量氮气的空气产生N, NO·, N+2等含氮高活性粒子, 这些粒子通过扩散作用迁移至液相, 使得溶液中TN含量在整个降解过程逐渐升高; 另有部分含氮高活性粒子与钨钢针电极溶出的C元素键合生成发色的CN双键, 使得溶液中的总有机碳在放电5 min时有所升高。 延长反应时间产生的高活性粒子与溶液中的有机物(甲基蓝及中间产物)继续作用, 部分有机物矿化生成CO2, 引起溶液中TOC含量的下降。 电晕放电相同时间内产生的活性粒子数量相当, 增大甲基蓝浓度, 未被降解的甲基蓝分子越多, 导致甲基蓝降解率的减小。 电晕放电过程甲基蓝分子之间的聚合与发色CN双键的生成共同促使甲基蓝发色基团吸光度在放电5 min时达到最大; 且甲基蓝溶液的初始浓度越高, 吸光度(A5-A0)升高的越多。 概括来说, 甲基蓝结构中发色CN双键的存在是电晕放电等离子体降解甲基蓝过程溶液颜色加深再变浅的主要原因。 反应过程羟基自由基的消耗导致放电5 min时溶液的pH值升高; 随着反应的进行溶液中生成的硝酸及小分子酸增强了溶液的酸性, 导致pH值降低。 三维荧光光谱结果表明, 甲基蓝降解过程出现了三类明显的荧光峰, 位于EX/EM=310~320/430~450, EX/EM=240~250/320~340和EX/EM=280/340, 分别代表腐殖酸类物质、 芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢副产物。 甲基蓝溶液降解前的荧光物质主要为腐殖酸类, 随着降解时间的延长, 腐殖酸类物质首先降解生成了芳香族蛋白质, 进一步降解产生可溶性微生物代谢副产物。 比较电晕放电前后甲基蓝溶液的红外光谱图和红外分峰图发现, 甲基蓝结构中N—H键3 432.8 cm-1处不对称伸缩振动峰红移了0.3 cm-1, 烯烃和苯环上C—H键2 975.9 cm-1处的伸缩振动峰向高波数偏移了0.5 cm-1, 1 638.7 cm-1处RCHCHR的双键伸缩振动位置蓝移了3.2 cm-1, 芳仲胺的C—N伸缩振动峰1 341.6 cm-1向高波数偏移了1.3 cm-1, 磺酸基SO的伸缩振动峰1 121.1和1 034.3 cm-1分别红移了3.8和13 cm-1, 甲基蓝结构中的环外CC双键与CN双键吸收峰消失, 在1 692.4和1 400.4 cm-1处分别出现了CO和NO的伸缩振动吸收峰, 产生了2,5-环己二烯-1,4-二酮、 对硝基苯磺酸钠和芳香酮类等中间产物。 该结果对于利用电晕放电等离子体技术处理甲基蓝废水具有重要的理论意义和实用价值。

电晕放电等辐射源定位多采用基于时延估计的时差定位方法实现的，在现场条件下，各种背景噪声和干扰对时延估计精度造成影响。在分析国内外研究动态的基础上，针对基本互相关时延估计存在的分辨率低、稳健性不高等局限性，研究基于广义互相关的时延估计算法，并且通过采用不同的权值函数进行仿真比较和实验验证，寻找适用于电晕放电辐射信号时延估计的方法。研究表明：基于Hassab-Boucher (HB)加权的广义互相关时延估计方法对实际测试环境中存在的周期性干扰具有较好的抑制效果，时延估计误差达4.5%，精度较高，在实际的工程应用中用于对电晕放电信号进行时延估计和远距离定位是可行的。

采用LIGA(Lithographie, Galvanoformung, Abformung)工艺设计加工了一种微型针-柱放电结构芯片,可实现敞开式离子源和微型气泵的系统集成。此微型放电结构由采用电镀铜加工而成的针电极、上圆柱电极和下圆柱电极组成, 针-柱间距有1 mm、2 mm两种规格。在室温、大气压环境、无外界通入气流的条件下, 通过在针-柱电极上加载负直流高压, 可产生稳定的气体放电。利用风速计testo 405-V1测量芯片气体放电产生的离子风风速, 结果表明针-柱间距为2 mm时产生的离子风流速最大, 可达0.79m/s。对针-柱间距2mm规格的微型芯片进行乙酸进样电离实验, 当针-柱之间产生稳定的电晕放电后, 可发现位于芯片出口处已被去离子水润湿的PH试纸变红。此时利用微弱电流检测系统采集电离产生的离子, 当放电电压为-3300V时, 通过微弱电流采集系统检测到的电流信号可达120pA。采用LTQ XL 离子阱质谱仪, 对芯片电离丙酮、无水乙醇和乙酸乙酯的离子产物进行检测, 所得到的主要物质为质子化单体离子和二聚物离子。放电产生离子风风速以及乙酸的进样和电离实验表明, 基于LIGA的微型针-柱结构芯片可实现大气压环境下敞开式离子源和微型气泵的双重功能。