真空开关因其体积小、寿命长、可靠性高和适用频繁操作等优点,广泛应用于中低压输配电系统。随着我国输电线路电压等级的提高,真空开关应用于高压、大电流领域,已是不可阻挡的趋势。真空开关依靠真空作为绝缘介质,触头开距小、动作快、燃弧时间较短,电弧形态的变化直接影响或决定着熄弧阶段以及弧后介质恢复阶段的开断性能,而真空灭弧室的不同设计会产生不同形态的真空电弧,通过对电弧形态的诊断,可将电弧形态与真空开关性能建立联系,因此电弧形态研究在真空开关大容量发展过程中起到关键作用。本文主要通过已采集的真空电弧数字图像资料,利用掌握的图像处理与特征识别基础,对不同阶段真空电弧形态做定性研究,收集电弧形态数据,从电弧等离子体的形成、发展和扩散角度,结合灭弧室电场、磁场变化,分析电弧形态与开断性能的关系。文中结合我国及国际上对真空开关在不同领域的应用,介绍其发展现状与发展趋势,分析了电极电压、短路电流、外加磁场、触头开距和尺寸材料对真空电弧形态的影响,介绍了目前对电弧诊断的两种主要方法:探针法和光谱法。实验方面,文中介绍了 CCD及CMOS图像传感器各自工作特点,阐述电弧形成所需触发电路的工作原理,通过采集到的464帧电弧图像,对等离子体产生物理过程及不同阶段的形态演变做出分析。文中重点对.电弧纹理特征的描述方法、电弧几何形态和收缩状态做出了系统的分析,参照电磁场仿真.结果,对电弧形态变化的影响因素做出了说明。最后利用采集到的电弧形态变化数据,将电弧二维模型进行可视化操作,分别从引弧、稳定燃弧和熄弧三个阶段详尽地说明了电弧的演变过程,并建立图形用户界面。得到的二维可视化数据,与实际电弧形态变化较为吻合,可用作真空开关开断性能好坏的判据。