随着传统的不可再生能源需求量不断增加而引发的能源危机和生态问题，使得开发并利用新能源逐渐成为国内外学者的研究热点。其中能够将生活和工业余热进行能量转换为电能的温差发电技术受到关注以来，在阴极保护领域的应用也得到了拓展。变电站接地网在土壤中容易腐蚀，阴极保护是目前解决该问题十分有效且经济的办法。但是牺牲阳极的阴极保护法在土壤电阻率高的环境中发挥不佳，而且需要经常更换阳极;传统的外加电流的阴极保护法造价和维护费用较为高昂且面积大，因此研究利用温差发电的阴极保护法十分重要。
　　本文在分析了温差发电原理和温差电池的伏安特性基础上，研究了热电材料的工作特点和半导体温差电池的排布特点，对温差发电组件及其热端和冷端的结构进行了设计。利用Simulink软件对阴极保护系统整体进行了设计，该系统包括基于扰动观察法的最大功率点跟踪模块、Boost升压回路、利用PI控制的稳压模块、以及具有双向DC-DC变换的储能模块，并对所设计的阴极保护系统进行了仿真分析。通过选用能够实现最大功率点跟踪方式能量采集的BQ25504芯片和TPS78001稳压芯片以及它们所搭配的外围电路对阴极保护装置进行了硬件电路搭建，并利用TINA-TI软件将所设计的电路与温差发电组件连接后进行了仿真分析。研究了阴极保护的电位标准，通过模拟试验对装置的保护效果进行了检验。最后根据尚志东变电站接地网的规模与排布特点，对该变电站应用本文所设计的温差阴极保护装置进行了实际的工艺设计。
　　实地调研数据和热源试验结果表明，变压器上层外壳温度较高，足够作为温差电池的热量来源。仿真分析结果显示，本文设计的阴极保护系统能够持续为接地网金属提供稳定的保护电流。通过温差阴极保护模拟试验，对使用了本装置的接地体钢板进行了电位测量，其结果为-0.936V，达到了保护电位的要求。通过工艺设计确定了该变电站所需的保护电流量以及辅助阳极的型号和用量等，最后得出了每套装置可保护接地网的面积。