在医疗诊断、目标预警、无损探伤等诸多民用和军用领域中，非接触的实时微波成像技术具有重要研究意义。基于逆散射成像理论，非迭代的反演思路具备天然的实时计算能力，但其成像结果粗糙难以实用。为了提高反演图像质量，提出一种基于稀疏感应电流的实时微波成像方法。该方法利用稀疏先验信息和压缩感知算法求解成像区域中的感应电流，并结合传统非迭代反演框架实现实时成像。全波仿真结果和微波成像系统实验验证了所提方法的有效性。相比于传统非迭代反演结果，所提方法在成像质量和成像速度方面有显著提高，在实时监测、快速成像等场合具有重要应用潜力。

地磁暴是全球范围内地球磁场的剧烈扰动现象，在电网中产生地磁感应电流(GIC)。电力变压器在GIC的作用下进入半波饱和状态，其产生的谐波和增加的无功损耗影响电网电压稳定，造成系统中继电保护装置误动，随着电网电压等级的提高和电网规模的扩大，地磁暴可能严重威胁电网安全运行。分析了变压器对GIC入侵后的响应，以及次生灾害在电力系统中的传播过程，阐明了磁暴对电力系统的影响机理，分析了GIC对变压器、无功补偿设备和继电保护装置等设备的影响，建立了GIC对系统电压稳定性影响的分析框架及基本方法，最后提出了一种GIC优化治理策略，与传统治理方法相比具有明显的优越性。

地磁扰动会在高压电网中诱发产生地磁感应电流(GIC)，使得电力变压器等发生相继故障，从而导致电力系统崩溃或者引起大停电事故，研究地磁暴条件下电网连锁故障风险评估能够为预防其引起的电网事故提供重要参考。对地磁暴条件下电网连锁故障的机理进行了分析，提出了地磁暴条件下电网连锁故障风险评估流程，该流程可以识别各个地磁暴条件下电网的薄弱环节；利用系统的负荷削减量来评估连锁故障各个阶段对系统的危害，同时利用给定地磁暴条件下该薄弱环节导致电力系统崩溃所削减的临界负荷量来评估其对电力系统的危害。利用IEEE-RTS79系统对于所提出的流程进行验证，验证结果表明所提出流程的可行性和有效性，所得结果可以为量化和防范地磁暴电网风险提供参考。

地磁感应电流(GIC)可能会引起变压器直流偏磁从而威胁电力设备和电网的安全。鉴于GIC计算所需的很多输入参数是不确定变量，全面评估电网GIC水平及对电网的威胁有必要研究GIC的不确定度及GIC对输入变量的敏感度。基于混沌多项式展开(PCE)提出了一种GIC的不确定度量化方法，利用双曲线截断技术进一步提高了计算效率，计算了GIC对输入参数的敏感度指标。以新疆750 kV规划电网为例，利用提出的方法对GIC进行了不确定度量化，得到了GIC的均值和标准差等统计量。根据混沌多项式系数计算了Sobol敏感度指标，得到了GIC对电场幅值和电网直流电阻等输入参数的敏感度。与蒙特卡罗法(MC)相比，此方法在保证精度的前提下大大提高了计算效率。

利用单层均匀模型等效非均匀碳纤维复合材料，获得等效电磁参数，进而采用基于全波分析方法的仿真软件研究了碳纤维的排列方向以及入射波参数对传输线终端负载感应电流的影响。结果表明，当导线与碳纤维方向平行时，其场线耦合规律与同电导率导电板上的场线耦合变化规律基本一致，且负载感应电流大于导线与碳纤维正交时的感应电流。当电磁波垂直于复合材料板入射时，负载感应电流大于同等条件下电磁波平行入射时的感应电流。

基于理想地面上单导体传输线渐近法，提出了改进的多导体传输线渐近法。与已有多导体传输线渐近法相比，所提方法步骤简单，求解效率高。利用所提方法计算电磁波与不同结构多导体传输线网络之间的耦合，结果与全波分析方法计算结果吻合很好。在此基础上，分析了多导体传输线导线间距对沿线感应电流的影响。结果表明，随着导线间距变化，矩形网络和平行网络沿线感应电流波形变化趋势不同，且当间距大于一个波长后，平行网络和理想地面上相同结构的单导线具有相同的沿线感应电流。

基于极化分解理论, 分析了金属空间桁架电磁窗的桁杆散射场。针对桁杆截面选型, 对比了圆截面桁杆与矩形截面桁杆的抗弯刚度与电磁散射特性。综合两种截面形状的优缺点, 按照力电性能一体化设计要求, 提出了将二者结合的圆角矩形截面优化设计方案, 并对其辐照效应进行了计算仿真分析。结果表明: 矩形桁杆由于棱边的电荷积聚效应, 相较于圆柱形杆散射场副瓣电平较高, 电磁性能较差, 但抗弯能力更强, 具有更好的保护性; 圆角矩形的散射电平值小于矩形杆, 同时具有超过圆柱形杆的力学特性, 是提高电磁窗力电性能的可行方案。

对高空核爆电磁脉冲(HEMP)环境下、地面上方电缆的感应电流进行了研究。考虑有耗地面的影响，提出了一种将时域积分方程(TDIE)和时域传输模式法结合求解有耗半空间上方电缆瞬态电流的时域方法。通过电磁波本征模的关联性得到斜入射有耗半空间平面波的时域反射系数，不需计算贝塞尔函数的无穷项和便可以得到时域反射系数的精确解。最后给出了核爆脉冲照射下地面上方电缆感应的电流的仿真结果。结果表明：对于水平放置的电缆，当反射脉冲到达电缆后，反射场总是试图抵消入射场，使得电缆上感应电流小于只考虑入射脉冲时的感应电流；电缆的耦合电流会随架设的高度发生显著变化，相对于铺地的电缆，架空的电缆有更大的感应电流。

深入研究了用于高频场线耦合分析的渐近法中等效短线长度取值对渐近法计算精度的影响。首先通过大量计算分析了不同等效短线长度对传输线上感应电流分布计算结果的影响，结果表明当任一等效短线长度为半波长时，渐近法计算结果不再可靠。其次对等效短线长度选择与导线长度的关系进行了分析，发现当传输线长度相对于导线间距较大时，必须适当增加等效短线的长度才能得到较为准确的沿线感应电流分布。这些研究结果为工程应用提供了有益指导。