我国电力系统辐射面广,配电结构复杂,接地故障时有发生,造成了不同程度的经济损失或人员伤亡。土壤阻抗作为决定接地系统性能的最主要参数,受众多因素影响,难以通过宏观实验得到土壤阻抗随单一因素变化的实验结果。土壤结构微观模型作为土壤物理特性仿真分析的基础,在土壤输运、渗流等方面得到了广泛应用,建立适用于土壤导电特性研究的土壤微观结构模型对防雷与接地保护设计有重要指导作用,且鲜有文献涉及这一方面。因此,本文基于部分土壤结构参数建立了改进型的分形模型,为电力系统接地保护,离子输送及多孔介质电工材料的研究奠定了基础。本文主要围绕以下几方面展开:基于分形理论,本文介绍了传统土壤分形模型,指出传统模型存在微观结构精确自相似或模型孔隙率分布不可控等问题。利用χ²拟合检验法证实随机Sierpinski地毯模型孔隙率不符合正态分布,且发现首次分形中无序迭代图形孔隙率对整体孔隙率的影响权重过大导致模型孔隙率离散性较大;土壤孔隙率是影响土壤导电特性的主要参数之一。自然界中,某一区域或某一类土壤取样样本的不同,孔隙率也会不同,但总体抽样结果的统计值会呈正态分布。针对传统模型孔隙率非正态分布这一问题,本文提出了降权不均匀迭代分形模型,有效降低了传统模型孔隙率的随机性,并保证了模型孔隙率的正态分布性。从概率论和数理统计的角度研究了输入参数对降权不均匀迭代分形模型孔隙率分布特性的影响,并得到了输入参数与孔隙率分布均值、方差的关系式;结合建模步骤以及均值、方差的表达式,得到了土壤实际结构参数控制模型输入参数的方法。提出了水吸附程序,分析了水分各方向吸附概率对水分分布均匀性的影响。结合水吸附程序和输入参数控制方法,提出了基于实际土壤结构参数的可控分形建模方法,实现了对模型固体颗粒粒径极差、孔隙率和含水率的控制;研究了颗粒吸附作用对固体颗粒极差的影响,对固体颗粒极差进行了分析,其中固体颗粒粒径极差大于d^k1-,满足粒径极差控制条件。模型中固体颗粒存在分级分布现象,确定了固体颗粒面积的分级标准,统计了不同粒径范围内固体颗粒面积的大小与含量,并分析了颗粒含量分布的特点。