我国现行农网以220/110/35/10kV电压制式为主，随着电力负荷和用电量的极大增长，其弊端例如变电层次过多，布局结构复杂，建设投资和网络损耗增大等日益凸现。因此，研究适应现阶段的农网电压制式及合理结构具有重要的现实意义。 本文主要研究了经济供电半径和经济功率因数的优化求解数学模型，以及在此基础上的农网电压制式研究模型。文中首先提出了电能密度的概念，并将其与负荷密度进行了详细的分析比较，并基于这一概念建立了以单位供电面积年费用最小为目标函数，以《农村电网建设与改造技术导则》中规定的各级供电电压允许偏差值为约束条件的有约束非线性最优化模型，模型中将各个电压等级的供电半径和功率因数分别作为变量来求取。然后在此基础上，对220/110/35/10kY、220/110/10kV、220/110/20kV、220/66/10kV和220/66/20kV这5种电压制式的合理供电范围分级分层进行了网络设计与计算，得到了各电压制式在不同电能密度下的单位供电面积年费用。通过算例，依据得到的各项经济技术指标值对5种电压制式进行了比较、分析和评价，所得结果和结论为不同发展程度的农村电网合理选择电压制式提供了科学依据。最后本文利用Visual C++6.0设计和开发了农网合理电压结构系统软件。