随着中国电网规模的扩大,输电电压等级从高压(110～220k V)逐渐提高到超高压(500k V),输电工程的规模、传送距离、负载容量都在快速增长中,输电线路附近空间的电场环境问题也愈发受到关注。本文以超高压输电线路线下电场为研究对象,对电场计算及其逆运算进行分析研究。输电线路工频电场的计算和研究这一课题,对于环境电磁限值问题和指导输电工程选址都具有重要意义。本文首先通过模拟电荷法计算输电线路二维模型下的电场分布,分析了不同条件时对线下电场的影响。在考虑弧垂的情况下提出了输电线路三维模型电场计算方法,通过实验计算结果,验证了三维电场计算明显提高计算精度性。为了优化三维电场计算中模拟电荷参数的设置,提出了结合智能算法的寻优模拟电荷法。选择粒子群优化算法、遗传算法、模拟退火算法分别和模拟电荷法结合,使用有限元法的计算结果误差值和检验点误差值建立适应度函数。在二维电场计算和三维电场计算中均进行了实验计算,通过寻优结果对三种智能算法的计算效率进行了比较。利用工频电场逆运算原理,提出一种无损检测线上电压的方法。引入卡尔曼滤波算法对测量电场数值进行预处理,减少逆运算中因为畸形数据产生的不稳定性。对多介质运行环境下和卡尔曼滤波算法条件下进行了逆运算仿真实验。并选取一段实际的超高压输电线路,建立两种测量方案,通过逆运算结果值比较两种测量方案的优劣。基于上述工作,本文的主要创新点有:1.提出了输电线路三维电场计算模型及方法,更加符合实际超高压输电线路大跨距传输的真实情景。通过计算结果证明了线下电场三维计算方法显著提高了电场计算的有效性和精确性。2.结合智能算法,提出了寻优模拟电荷算法。将其应用在二维和三维计算模型中,均寻找到了模拟电荷最优参数设置和最小误差值。比起传统的模拟电荷算法,寻优模拟电荷算法具有更高的精确性和鲁棒性。3.利用电场逆运算原理,提出一种无损检测线上电压方法。同时引入了卡尔曼滤波算法对电场测量数据进行预处理,能够有效地减少病态矩阵的产生,提高了逆运算求解的精确性和鲁棒性。4.在电场逆运算线上电压的实际工程使用中,提出两种测量方式,根据得到的测量数据分别计算求解线上电压,比较了两种测量方式的优劣。测量方法的讨论,对无损检测线上电压实际工程操作具有重要指导意义。