在电力系统日常运行过程中,避免不了各种系统元件投切操作,同时也经常出现雷击、接地或者谐振等现象,这些都将造成过电压的出现,而过电压可能威胁到整个电网的安全稳定运行。随着检测技术和材料科技的不断发展,过电压监测技术取得了长足进步,富含丰富时域、频域信息并能够直接反映电网运行状态的过电压波形数据越发精确,研究和探讨不同过电压特征提取方法以及识别方法意义重大。本文在大量参考相关研究文献后,基于国内外目前对过电压分类现状,考虑到不同过电压分类之间从属关系和整个识别系统可扩展性,选取以操作过电压为主的不同过电压为研究对象,设计出一套分层分步识别框架。该框架能够有效地解决传统过电压识别中存在的使用单一特征和复杂算法导致程序运行较慢和可扩展性低的问题。针对过电压特征提取这一问题,通过采用时域分析、加窗FFT变换、小波分析三种技术手段,尝试找到不同过电压之间最简单有效的区分特征。最终通过波头时间这一时域特征快速区分雷电过电压,通过加窗FFT变换后是否含谐波分量特征快速区分工频电压升高,通过小波变换后一个半周期后第九细节层能量熵特征快速区分间歇弧光接地过电压,通过小波变换后第五、第六、第八细节层能量熵特征区分投电容器组、投切空载线路以及投空载变压器过电压。针对识别算法的研究这一问题,通过采用设置阀值、多因素模糊识别、模糊聚类分析三种算法,尝试尽可能快速有效地完成特定种类过电压的识别。最终通过设置阀值完成了对间歇弧光接地、工频电压升高以及雷电过电压的快速识别,通过多因素模糊识别和模糊聚类分析两种算法完成了对投电容器组、投切空载线路以及投空载变压器过电压的识别,并比较了这两种不同算法的优劣势。最后通过实测数据和仿真数据的计算分析,验证了所提识别框架、特征提取手段和识别算法的有效性,并探讨了该识别系统存在的不足和今后的改进方向,为未来该识别系统运用到实际工程做铺垫。