太阳风所携带的高速移动的带电粒子流使得地磁场发生剧烈变化,在大地表面感应出地电场,当电力系统中的变压器中性点接地时,会在中性点之间形成电势差,并在输电线路中流过地磁感应电流,会对电力系统的安全稳定运行产生不利影响。由于我国地理情况十分复杂,大地电导率分布不均衡所引起的地面电场突变的情况不容忽视,因此地面电场的计算成为研究磁暴对电力系统影响的关键因素。目前对于大地电导率的建模大多为一维和二维模型,未能充分考虑大地电导率的水平方向变化。计算电网中地磁感应电流的关键在于感应地电场的计算。本文在对电流源形态和大地电性结构的分析的基础上,充分考虑大地电性结构复杂的情况,将磁暴发生时场源等效为距离地面一定高度的薄片面电流,对大地电导率进行三维建模和数值分析。使用有限元法分析了不同频率场源下的地电场分布规律,研究了电导率的水平方向变化导致的地电场突变情况。研究结果表明,电导率的三维分布对地面电势差的计算有较大影响,若仅考虑单一方向电场来计算线路首末端电势差,与三维模型计算结果相比会存在较大误差。通过新疆地区莎车-阿克苏-库车-塔什店-吐鲁番750kV输电走廊的地电场计算结果验证该模型和算法的正确性。利用PSCAD/EMTDC软件搭建HVDC仿真模型,对换流器的励磁电流波形进行分析,结果表明GIC导致换流器产生直流偏磁,励磁电流发生严重畸变,同时产生大量谐波,其中低次偶次谐波分量增幅迅速。研究了直流输电运行方式与GIC的相互关系,分别分析了长距离双极直流输电运行方式与背靠背直流输电运行方式对GIC的影响。为了减小或者消除换流器中性点流入的GIC,本文提出了相应的抑制措施。