本发明公开了一种分段式三次谐波电压比定子接地保护方法及系统，方法包括：S1，分别设置抽水蓄能电站的多种工况下的三次谐波电压比定值；S2，确定当前机组的发电工况、发电调相工况、抽水工况和抽水调相工况；S3，采集机端零序电压和中性点零序电压，计算机端零序中的三次谐波电压和中性点零序电压中的三次谐波电压；S4，比较机端零序三次谐波电压与中性点零序三次谐波电压的比值M和对应工况的三次谐波电压比定值K，判断是否故障，并发出警告。系统包括：比定值设置模块，工况判别模块，电压计算模块，故障判断模块。本发明能够提高保护的可靠性及灵敏性，改善三次谐波电压比保护的运行情况。