沿面闪络现象严重影响电力设备安全,进而危害着电网系统的安全运行,对沿面放电的状态进行准确检测和诊断显得尤为重要。沿面放电是一个涉及声、光、电、热的多成分粒子、多物理化学过程、多时间空间尺度的复杂过程,因此放电状态的综合评价存在指标的选取和组合的问题。以往的无接触测量方法多集中在特高频电磁波、紫外图像形态、光谱谱线分析等方面,对可见光数字图像的研究较少;随着数字图像技术的发展,放电可见光照片相对紫外和红外照片具有更高的空间分辨率,色度信息也越来越丰富,同时长曝光时间下的光辐射信息还能够克服放电现象本身的随机性问题,因此技术的进步带来新的研究方向。本文利用可见光图像色度特征与光谱的色品坐标进行沿面放电状态诊断方法的研究,取得的主要成果如下:提出利用高空间分辨率可见光图像的色度信息综合诊断沿面放电状态的方法,并建立了一套适应于多种应用场合的色度学诊断指标。通过采集暗环境下沿面放电的光学照片,利用数字图像处理技术提取RGB、HSI、CIE-xy Y和LAB四种颜色空间中的色度特征参数,对沿面放电的发展状态进行诊断,主要结果有:（1）在RGB颜色空间中,针对放电高压极附近像素点容易过饱和的问题,利用高空间分辨率色度信息建立了以接地极区域蓝色分量零灰度级频率为参数的P值诊断法,可以根据P值大小（0-1）准确判断沿面放电的不同发展阶段。（2）利用CIE-xy Y颜色空间中色品坐标的相对位置对沿面放电状态进行诊断。发现色品坐标随着放电的发展沿着一条直线在等能白点和特定光谱色之间变化的现象,直线上的相对位置表征放电的严重程度,变化规律不受材料种类和颜色影响,并在校正环境噪声后划分了色品图中的沿面放电色品空间。（3）HSI颜色空间中的H值和I值配合可以直观判断沿面放电的发展状态,但是受材料颜色影响较大。（4）LAB颜色空间的色差值直接反映设备的工作状态变化幅值,可以在工程应用中进行有效预警。不同颜色空间的色度指标可满足多种场合需求,同时,作为一种新的宏观指标,可见光图像的色度特征可以和电流波形及可观测微观过程的光谱方法进行互补;从潜在工业应用的角度考虑,该方法也为满足工程实践中状态监测的长时间尺度需求提供了一种新的综合评价的简单手段。将传统的可见光图像色品坐标方法引入到放电光谱诊断领域,形成新的综合诊断指标,发现了光谱色品坐标的直线变化规律,并与可见光图像的色品坐标的变化有着一致性,实现了微观过程（光谱）与宏观现象（图像）的跨尺度转换。沿面、电晕和介质阻挡放电的实验和计算发现:随着电压的升高,不同放电形式的光谱色品坐标均由等能白点（0.33,0.33）附近朝光谱色直线变化。该规律说明放电过程中颜色的主波长（光谱色）不变,饱和度随电压升高而增大;色品坐标直线的斜率与辐射颜色的主波长（光谱色）一一对应,表达了在放电过程中光子辐射的颜色特性,可用于诊断气体放电的类型;通过对沿面放电过程中的热特性研究发现,沿面放电过程中介质板有明显的温升效应,大约在10℃左右,且由于热对流的影响,温度最大值一般出现在电极头部一定距离处,不同材料由于比热容的区别导致介质板温升有区别。针对染污沿面放电中存在的干带电弧和湿带染污情况,提出将可见光图像色度信息用于诊断干带电弧状态和湿带染污程度。通过光学照片色度特征与其他信号之间的关联分析,发现短间隙染污沿面放电在不同染污层湿度下有四种发展模式:沿面模式、泄漏电流-沿面模式、局部电弧-沿面-电弧模式和局部电弧-电弧模式,并发现了在局部电弧-沿面-电弧模式中由于热效应导致的电弧长度阶梯型增加现象,这为工程上抑制染污发展提供了新思路;研究了染污沿面放电发展为电弧阶段时可见光照片的空间分布色度特征,该特征可识别交流电弧的不同阶段,并根据交流电弧零休阶段与直流情况下电晕的色度特征比较后间接证明交流电弧零休阶段仍有剩余电流存在;拟合出了染污绝缘子可见光照片饱和度与染污程度的关系曲线,利用该曲线可以实现对绝缘染污程度的在线监测,拟合结果与实验数据吻合良好。利用受限空间建立了沿面放电模拟实验模型,通过可见光图像分析、红外热像测量和数值模拟研究了沿面放电热特性。染污沿面放电过程中不同阶段的热效应对放电的发展起到了关键作用,然而沿面放电处于非热平衡状态,没有统一的可测量温度,且沿面放电路径是随机分布的,热量不易收集,同时热传导、热对流和热辐射过程混杂一起,不易建立简单计算模型。因此,建立了能收集热量的受限空间沿面放电模拟实验模型,提出了一种表征长时间尺度上沿面放电热特性的等效温度方法,等效热扩散方程的计算结果与实验结果有很好的一致性;发现了受限空间内短间隙放电初始阶段的两种模式,即电晕放电和介质阻挡放电。随着电压的提升,正电晕放电发展为爬状放电;研究了玻璃管内双针电极的交流击穿特性,通过数值模拟确定了玻璃管内壁表面电荷对击穿电压的影响;利用受限空间内颗粒物模拟染污沿面层中放电现象,发现颗粒物对击穿特性的影响是双向的:当颗粒物不足以限制放电路径时,颗粒物表面的电荷效应会导致击穿电压的明显下降,当颗粒物过多时又会增加击穿的难度。受限空间内发生稳定电弧时不同介质的温升速率不同,当颗粒物为氯化钠时电弧更容易维持。