架空线路覆冰是影响电网安全运行的重要问题之一。覆冰引起的导线舞动、倒塔、断线及绝缘子闪络等重大事故，严重威胁了电力系统的稳定和安全运行。称重法在线监测架空线路覆冰原理简单、技术相对成熟，广泛应用在我国高压交、直流架空线路。目前架空线路覆冰监测原理和装置已经初步形成了电力企业规范，但仍存在较多问题，如覆冰计算模型仍然缺乏深入研究、在线监测海量数据的科学利用以便对覆冰状态在线评估等研究尚未开展、覆冰短期发展趋势预测仍是空白。因此，开展架空线路在线监测覆冰计算模型、状态评估和预测预警的研究具有重要的科学意义，是架空线路在线监测应用中亟需解决的关键技术。本文以国家重点基础研究计划项目（973项目）为依托，采用理论分析与建模、人工智能技术、真型试验线段试验验证和现场实测验证等研究方法，开展了以下主要研究工作：对称重法静力学计算模型科学性进行了证明，将绝缘子串视为一刚体直杆，基于理论力学原理推导了其运动加速度方程，证明了导线受风摆动情况能够当成静态力学问题处理。研究了孤立档典型导线的导线长度随温度变化的规律，分析了不同档距大小下覆冰、大风及二者并存对导线长度变化率的影响，结果表明导线覆冰与否其长度没有明显变化。进一步提出了一种考虑风偏影响的在线监测覆冰厚度计算模型，首先在垂直平面内计算未覆冰时线路基本静力学参数，然后考虑绝缘子串和线路受风偏影响，在风偏平面内建立该平面竖直方向上的静力平衡方程，最后根据荷载变化计算出导线覆冰量。这种计算模型也适用无风偏的情况。针对杆塔基础参数错误及缺少，提出了基于历史监测数据反推的在线监测覆冰量范围计算方法，首先根据气象约束条件计算导线垂直荷载，与利用杆塔参数计算的垂直荷载比较，然后根据导线参数计算等效导线长度变化范围，最后进行导线覆冰厚度范围计算。利用南方电网灾害（覆冰）监测预警系统的监测数据和现场采集覆冰数据验证了上述方法的有效性和可行性。进行了特高压直流试验线段的导线模拟覆冰试验研究。试验线段位于特高压工程技术（昆明）国家工程实验室，导线模拟等效覆冰厚度为5mm，模拟方式采用外加集中砝码均匀分布在800m耐张段内的导线间隔棒。试验分析了拉力和角度传感器的线性度，获得了传感器测量误差；进行了导线模拟均匀和非均匀覆冰情况下覆冰厚度计算方法的准确性验证，研究了计算精度和适用范围。利用监测数据进行了架空线路覆冰与导线温度、微气象因素之间的相关性分析，指出了数理统计方法存在的不足，研究提出了一种邓氏灰色关联度和灰色斜率关联度方法相结合的灰色综合关联分析方法，确定了导线温度、相对湿度、环境温度和风速与覆冰的相关性大小顺序。以等效覆冰厚度为基础，综合考虑微气象参数、覆冰持续时间等多个因素，提出了采用多变量模糊控制技术的线路覆冰在线状态评估方法，对输入多变量进行了模糊化处理，建立了一套分步的模糊推理规则。进一步将在线监测量与架空线路机械和电气性能状态联系起来，建立了架空线路覆冰故障状态评估模糊专家系统。设计了覆冰架空线路机械荷载和外绝缘状态评估方案，将机械荷载分为垂直荷载、水平荷载、断线和纵向荷载状态评估，提出了状态评估特征量，同时确定了外绝缘状态评估特征量。利用南方电网灾害（覆冰）监测预警系统的监测覆冰数据验证了状态评估方法和专家系统的准确性。提出了一种基于时间序列分析的架空线路覆冰未来短期预测方法。以在线监测单位长度覆冰质量为时间序列，利用小波分析降噪和时间序列方法建模，研究了对未来12小时覆冰量预测的方法；利用南方电网灾害（覆冰）监测预警系统的在线监测数据分析了预测方法的效果，并对比研究了该预测方法与雾凇增长模型的差别。