高压直流输电系统由于具有传输距离远、传输容量大等特点已经逐渐成为我国电力输送的重要组成部分,高压直流输电系统中的接地极系统对于维持整个系统的安全和稳定的运行起到了极其重要的作用,若出现故障,将会严重影响整个直流输电系统的正常运行,同时还将可能造成人身安全隐患。因此对高压直流输电接地极监测参数准确计算、安全监测及预警成为目前亟需解决的问题。目前,在对跨步电压、地表电位等重要参数计算上,所采用的土壤模型未考虑气候因子的影响;在安全监测、预警方面,由于受到环境气候影响、人员和设备的限制,对接地极运行工况状态很难做出实时、准确的判定,特别是针对跨步电压异常预警上的研究也相对较少。针对上述问题,本文主要取得以下研究成果:1)针对直流接地极的温升过程中,温度的升高会使接地极周围的土壤的物理参数发生变化从而影响温升,土壤的质地,接地极参数及其类型也会对温度的上升造成影响,因此本文通过对温度场和电流场进行耦合,采用有限元法进行仿真计算,分析了各类参数对温升的影响规律,为接地极的选址、设计提供科学、完善的指导方案。2)针对地表土壤湿度受气候影响而导致电阻率的变化,本文提出了在短时气候影响下,基于图像识别技术来表征地表湿度和电阻率的关系模型,结合下层不易变化的土壤电阻率数据建立更符合实际工况的土壤模型,并采用有限元方法对地表电位(ESP)进行计算。实验结果表明:根据图像识别技术能实时反应湿度变化对地表电阻率的影响规律;地表湿度的变化对地表电位和跨步电压均会产生影响,接地极所在层电阻率较高时,地电位和跨步电压受地表湿度变化影响较大,特别是跨步电压的较大波动为接地极的运行造成安全隐患,此类工况下地表湿度的变化所带来的影响应予以重视;在接地极所在层电阻率较小时,地表湿度的变化对接地极的电气参数影响相对较小,最后给出了跨步电压随表层土壤灰度值的变化规律,此模型为高压直流输电接地极运行工况的安全监测提供了一种新方法。3)综合考虑地表层和地下层土壤湿度差异,定性、实时判定接地极导电异常造成的地表层跨步电压增大隐患并进行预警,是高压直流输电线接地极监测系统亟需解决的技术问题。本文提出了一种多传感器融合的高压直流输电线接地极导电预警模型。首先融合了地下层的多个湿度传感器数据以及地表层的图像数据,然后通过模糊推理方法实现了对接地极导电异常的定性预警。最后通过某±500kV换流站接地极监测数据的仿真分析,结果表明提出的预警方法具有综合性好、模型简易、实时性强等优点。