接地网对保障变电站内电力设备正常运行以及工作人员人身安全起到重要的作用。深埋于地下的接地网容易发生腐蚀故障,腐蚀后的接地网接地性能下降,对变电站安全运行造成严重威胁,因此本文致力于接地网故障诊断方法的研究。现有的基于磁场分析的接地网故障诊断方法需要大量的磁场测量数据。为了解决该问题,本文提出了一种基于反演诊断模型的分层诊断方法,并在此基础上开发了接地网故障诊断系统。该方法利用分散的地表测量点磁感应强度反演求解接地导体电阻值,由此衡量导体腐蚀程度。为了进一步减少测量点数量,分层诊断方法定义了支路影响系数,并根据影响系数建立了支路诊断难易程度的评价体系。在该评价体系的指导下,分层诊断方法的测量点选取更具针对性,减少了低效测量点数量,并以分层递进的方式实现了高精度的腐蚀诊断。为了验证该方法的有效性,本文进行了仿真与现场实验。实验结果表明:分层诊断方法可以在保证诊断准确率的情况下大幅减少测量点数量,并且能够缩小测量点的分布范围。同时,本文对反演诊断模型的求解算法也做出研究,提出利用Tikhonov正则化与改进鲸鱼优化算法（Improved Whale Optimization Algorithm,IWOA）共同求解反演诊断模型的方法。首先本文利用离散Picard准则对反演诊断模型进行不适定性分析,发现其病态性严重。为此,本文利用Tikhonov正则化对反演诊断模型进行修正,降低其病态性,同时对鲸鱼优化算法（Whale Optimization Algorithm,WOA）做出改进,利用β混沌映射将控制参数混沌化,提高原算法的全局寻优能力。将改进得到的IWOA用于求解修正后的反演诊断模型,提高了模型的求解精度。基于上述的研究内容,本文设计开发了变电站接地网故障诊断系统。该诊断系统可以根据接地网的不同结构快速构建诊断模型,进行分层诊断,并能可视化诊断结果,生成诊断报告。最后,本文利用该系统进行了现场诊断应用试验。试验结果表明该系统可以做出准确、高效的诊断,对变电站接地网的检修工作具有一定的应用价值。