随着国民经济的迅速发展,我国电网规模日益增大,结构日趋复杂,而电力系统过电压是影响电网及电气设备安全运行重要因素,铁磁谐振过电压作为最常见的配电网内部过电压之一,持续时间很长,对电力系统安全稳定的运行有着巨大的威胁。同时,现代电网要求其自身能够进行连续不断的实时自我评估以预测电网可能出现的问题,发现已经存在的或正在发展的问题,并立即采取措施加以控制或纠正,以确保电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。因此,铁磁谐振过电压的抑制和防治已成为关乎我国电力工业安全生产的重要任务之一。提高抑制铁磁谐振过电压的有效性和科学性,实现抑制谐振过电压的智能化具有十分重要的意义。目前,相对于中性点不直接接地系统,对中性点直接接地系统中铁磁谐振过电压特征的研究和抑制措施相对较少。电磁式电压互感器和空载变压器铁心饱和是引起电力系统呈非线性的主要原因,本文首先研究并描述其他非线性元件如铁心的励磁特性、避雷器电阻特性等非线性特征,建立这些元件的非线性模型,根据国内110kV变电站中谐振发生的原理,通过将系统各参数归一化,研究建立各元件的拓扑结构,建立中性点直接接地系统谐振电路的数学模型,获得系统的时域微分方程和铁磁谐振状态方程。基于相平面图、庞加莱截面图、功率谱、Lyapunov指数、分岔图等非线性动力学工具研究各个电压等级铁磁谐振非线性动力学特征,为铁磁谐振过电压的抑制提供理论基础。由于避雷器是谐振模型中又一影响谐振非线性特征的重要非线性元件,本文在以往研究铁磁谐振的简单模型基础上,首次考虑了并联金属氧化物避雷器对谐振过电压的影响。分析并联有避雷器的铁磁谐振系统所展现的非线性动力特征。研究结果表明其能有效钳制过电压的幅值,并使得具有混沌状态的铁磁谐振转化为非混沌状态。同时减小谐振系统的混沌区间,显著降低谐振对系统初值的敏感性。另外还研究避雷器伏安特性变化对谐振的影响,并根据分析结果改善避雷器的伏安特性,进一步提升避雷器对谐振的抑制作用,对避雷器伏安特性的选取具有指导意义。在铁磁谐振的快速主动抑制方面,本文根据非线性动力学理论和铁磁谐振的特性,提出一种新的抑制铁磁谐振的概念——用参数不匹配系统的同步脉冲控制理论使过电压系统与正常工作的系统同步,通过设计控制器,计算其反馈系数,并对其进行稳定性分析。利用数值仿真软件进行计算,表明了该方法能有效实现谐振系统与正常系统的快速同步,并大幅降低控制能量,突破以往研究仅抑制混沌形态过电压的局限。同时,首次应用电磁暂态计算软件对采用脉冲抑制铁磁谐振的方法进行仿真,仿真结果同样验证了该理论的有效性。本文的研究结果填补了目前对中性点直接接地系统中铁磁谐振非线性的不完整性,完善了避雷器对铁磁谐振非线性动力特性影响的描述;设计了同步反馈脉冲控制器对谐振过电压进行主动抑制,为智能脉冲消谐器的最终实现提供了理论依据。