随着全球能源互联网的快速发展,电网互联逐渐成为未来各国、各大洲电网的发展趋势。虽然电网互联有利于全球一体化发展战略的实施,促进全球经济命运共同体的实现,但是,大规模的电网互联使得系统面临的不确定性的威胁因素日益增多,例如恐怖袭击、极端天气等。因此,确保大规模互联电网高效、安全、稳定的运行成了关键问题之一。为应对互联电网带来的挑战,输电网络脆弱性评估是其中一个有效的手段,通过辨识系统的脆弱点,进而对脆弱点加以保护,以便提高互联电网的安全运行水平。当前,应用复杂网络理论评估输电网络的拓扑结构脆弱性已被学者广泛关注。其主要思路是利用复杂网络理论通过构建拓扑结构指标,尤其是拓展的拓扑结构指标,以此来识别系统中的结构脆弱点。然而,应用复杂网络理论评估电网的运行状态脆弱性尚未取得实质性进展。因此,本文以输电网络为研究对象,对应用复杂网络理论评估电网的运行状态脆弱性展开了深入研究,旨在为输电网脆弱性评估提供新的思路。从系统的非自发性故障传播的角度,构建了综合考虑系统拓扑特性、物理特性和运行特性的网络运行映射图——非自发性故障的时空关联图。首先,为揭示系统不同故障运行状态下的支路之间级联故障关系,利用事故链理论构建故障链集合。在此基础上,利用映射函数将故障链集合映射成时空关联图,从而将源物理网络的空间分布信息转化成能够反映支路级联故障时空信息的网络运行映射图。利用复杂网络理论对时空关联图的拓扑特性分析可知,时空关联图具有无标度特性。依据时空关联图的无标度特性可知,源物理网络中存在少量的脆弱性支路,一旦受到攻击时,网络具有很高的脆弱性;然而在随机攻击下,网络具有很高的鲁棒性。在构建的非自发性故障的时空关联图上,首先,构建了带权重的特征统计指标——度、入度和出度指标,识别了网络中的脆弱性支路,通过算例验证了方法的有效性。其次,由于利用特征统计指标对脆弱性支路进行排序时,排序结果会随着故障链的长度发生变化。因此,在分析脆弱性支路的排序变化规律的基础上,提出了分段时空关联图,进而识别出了级联故障传播过程不同阶段的脆弱性支路,并通过算例验证了方法的合理性。进一步,由于网络中支路的脆弱性不仅与支路自身的节点重要性有关,也与支路之间的级联故障关系有关。因此,利用时空关联图抽象出支路之间的级联故障关系,通过复杂网络理论的负荷—容量模型,构建了综合考虑支路自身重要性和支路之间级联传播关系的动态脆弱性指标。通过算例分析可知,考虑支路之间的级联故障关系能够改善脆弱性支路识别的精度。在故障传播过程中,一些支路容易传播故障,另一些支路容易受传播故障的影响。因此,为细化支路在级联故障传播过程中的不同脆弱性特性,提出了支路的易传播脆弱性特性和易感染脆弱性特性。在此基础上,基于非自发性故障的时空关联图,依据复杂网络的负荷—容量模型,构建了区分两类脆弱性特性的动态评估指标。算例分析表明,易传播脆弱性支路对网络功能的冲击程度更大。进一步,为揭示两类脆弱性特性支路在级联故障传播过程的作用机理,利用对称熵构建了易传播时空关联图和易感染时空关联图,通过分析两类脆弱性特征的时空关联图的拓扑特性表明,易传播时空关联图是无标度网络,易感染时空关联图是小世界网络。由易传播时空关联图的无标度特性可知,高易传播支路容易诱发故障传播导致网络具有很高的脆弱性,加剧了故障传播的深度;由易感染时空关联图的小世界特性可知,在故障传播过程中,支路之间的相互交叉影响,加剧了故障传播的广度。因此,两类特性时空关联图共同揭示了级联故障传播机理。从系统的自发性故障传播的角度,构建了考虑保护隐性故障的连锁故障模型,在此基础上,利用映射函数将构建的连锁故障模型映射成自发性故障的时空关联图。在连锁故障传播过程中,由于不同的故障支路对系统的结构或功能的破坏程度不同,因此,从负荷损失程度、拓扑结构破坏程度和故障传播可能性三个方面定义了时空关联图的边的权重。进一步,依据边的权重值,分析了高脆弱性的故障传播路径及其空间分布特性。与此同时,利用时空关联图构建了三种类型的介数指标——频率介数、功能介数和结构介数,用于识别不同类型的脆弱性支路,并通过算例验证了其合理性。论文形成了基于复杂网络理论的输电网络运行脆弱性评估的技术体系,为开展大规模复杂互联电网的脆弱性研究提供了借鉴与参考。