随着空调、制冷等气象敏感类负荷占比逐渐加重，使得电网常常重负荷甚至超负荷运行，此外，频发的恶劣天气对电网安全运行的影响日益突出。架空输电线路暴露在自然环境中，是电网相对薄弱的一环，恶劣天气造成的线路事故威胁电网的安全稳定运行。因此，监测输电线路的热力安全指标，在保证线路安全的同时，提升线路载流能力，为运行人员提供辅助决策依据，对于防御电网连锁故障、保障电网安全运行具有重要意义。本文以输电线路弧垂和净距为关键指标，研究了高温和冰冻恶劣天气下弧垂计算改进方法，提出了输电线路弧垂越限预警方法，研发了在线监测装置，取得了如下的创新性成果：
　　①提出了计及导线径向温差和蠕变影响的弧垂计算改进应变累积法。夏季高温天气下重载输电断面的导线温升快速增长，导线径向温差显著，加上运行年限增加导致的蠕变和周围林木植被生长，给弧垂计算带来影响。论文分析了导线温度径向分布、长期运行蠕变等因素对弧垂计算的影响，在现有应变累积法的基础上，通过搭建阶跃电流作用下钢芯铝绞线温升实验平台，验证了电流快速变化时导线内外温度分布规律，进而建立了计及导线径向温差和蠕变影响的改进应变累积法，并通过算例研究，验证了所提方法的效果。
　　②提出了基于覆冰监测的弧垂计算改进状态方程法。冬季湿冷天气下部分输电线路覆冰快速增长，导线荷载增加显著，给覆冰厚度和弧垂计算带来影响。论文分析了在线监测所测覆冰特点和覆冰情况对线路弧垂计算的影响，在现有状态方程法的基础上，通过在线监测数据和实际覆冰记录，验证了覆冰荷载对弧垂的影响规律；综合考虑气象参数对覆冰增长的影响规律，进而建立了计及导线覆冰荷载的弧垂计算改进状态方程法，并通过算例研究，验证了所提方法的效果。
　　③提出了输电线路净空裕度与弧垂越限的风险预警方法。根据“电流增大→导线温度升高→弧垂增加→导线对跨越物净距减小”的电热力耦合过程和“气温降低→导线覆冰增加→弧垂增大→导线对跨越物净距减小”的动态覆冰过程，提出了表征输电线路运行安全的温升裕度、冰厚裕度和净距裕度安全指标。通过搭建的输电线路多参数融合在线监测装置，对输电线路的实时状况进行判断，并结合数值天气预报，提出了高温天气下重载输电断面运行温度、弧垂越限预警方法，以及冰冻天气下导线冰厚、弧垂越限预警方法。最后，通过实际输电线路因温度过高和覆冰过重造成的弧垂越限导致的电网事故反演，验证所提方法的可行性和有效性。