太阳活动会引起地磁暴和地球空间电流体系的扰动,进而在地球表面诱发出感应电场,从而产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current,GIC)。GIC会导致变压器半波饱和、谐波和无功损耗增加,继而造成整个系统的无功不足与电压波动,甚至导致电压崩溃,危及电网的安全稳定运行。本文主要研究不同电压等级电网的GIC及其对电力系统的影响。首先,依据GIC的准直流特性,对电网进行直流建模,并且介绍PowerWorld Simulation(PWS)软件对GIC的仿真方法和利用节点电压法求解GIC的过程。在此基础上,以落点山东的五个特高压变电站为研究对象,利用PWS进行仿真。此外,以1000 kV网络和山东500kV网络为研究对象,在均匀地电场的情景下,对GIC进行计算分析,识别出GIC较大的节点和线路,明确直流较大甚至越限的变电站。其次,考虑不同电压等级的变压器类型,对超高压和特高压变电站在不同地电场情景下的无功损耗进行定量分析。基于GIC的计算结果,根据GIC与无功损耗增量近似呈线性的特点,利用K值法计算山东500 kV超高压变压器的无功损耗增量,利用U-I曲线法计算1000 kV特高压变压器的无功损耗增量。拟合出特高压变压器GIC与无功损耗的关系式,识别出无功需求较大的变电站和较为敏感的地电场方向。最后,考虑无功功率变化对系统电压的影响,建立地磁暴下潮流分析方法和长距离输电线路电压波动模型,对GIC引起的节点电压波动进行分析。另外,定义电压越限指标以评估系统节点电压越限状态。以双机六节点系统和IEEE标准39节点测试系统为例,分别在不同地电场情景下分析其节点电压波动情况与越限指标,根据电压越限指标识别出较为敏感的地电场方向。本文针对GIC及其对电网的影响研究提供了理论基础,上述方法可以扩展到不同网络结构的系统,对评估地磁暴对大型系统的影响具有重要意义。