同步发电机在过大的容性负荷下会产生异步自励磁现象,这会产生较大的过电压、过电流及电磁转矩,甚至产生具有破坏性的暂态扭矩,对同步发电机及电站的电气设备产生极大的危害。因此,探索一种方法来防止异步自励磁现象带来的危害,对机网的安全运行有重要意义。本论文以大唐托克托电厂因投入阻塞滤波器时引起的电路谐振(异步自励磁现象)为背景,通过对异步自励磁现象的理论研究,找出诱发异步励磁的根本原因,探询有效解决自励磁问题的方案,研究一种能防止异步自励磁危害的保护装置。论文详细研究了异步自励磁产生机理,从参数谐振角度阐述了自励磁形成的物理过程,分析了异步自励磁产生的条件。研究并提出了异步自励磁保护的原理和算法实现方法,该保护的核心故障电气量为发电机定子电流的模态特征量,由此设计了一种适合定子电流模态特征量实时提取的滤波方法,并围绕该故障电气量制定了保护判据。在此基础上,基于IEC61131-3标准的图形化控制逻辑编程方法实现了提出的保护算法,基于硬件组态思路实现了保护装置的硬件设计,从而形成了一套可以应用于实际工程的整套异步自励磁保护的软硬件系统。进一步,通过现场试验和RTDS仿真试验两种方式,验证了提出的异步自励磁保护的正确性和有效性。