电力系统安全运行是关乎国计民生甚至国家安全的重大问题。自20世纪80 年代以来,世界范围内由于电力系统稳定破坏而导致的大停电事故已有多次。从而对作为防止电力系统由于稳定破坏导致大停电事故的最重要防线的在线安全监视、评估和控制的研究显得愈发重要。但是,至今仍缺乏强有力的在线安全监视、评估和控制的系统性的方法。电力系统安全运行涉及静态安全性和暂态稳定性,本文以暂态稳定性为例进行了研究。以往的电力系统暂态稳定性的分析是针对事故前的一种给定注入进行事故过程的动态仿真或用暂态能量函数的方法进行的。欲用此法寻求最优安全控制方案,计算量非常之大,难于在线应用。实际电力系统的实用动态安全域(practical dynamic security region,PDSR)的临界边界可表示为节点注入空间的一个或几个超平面,这为最优安全控制提供了有效的解析工具。本文基于PDSR 提出了一种有望在线实际应用的最优安全控制模型和算法。又鉴于我国正在进行电力市场化改革,作为市场环境下进行最优安全控制有效手段的安全性定价的研究已引起人们的重视。但在电力市场环境下,追求自身利润最大化的参与者的报价函数可能与它们真实的成本函数不同,这必然影响独立系统运行员(independent system operator, ISO)进行安全控制和安全性定价的最优决策。要实现系统最优安全控制和安全性定价,必须研究引导参与者披露其真实经济信息。博弈论中的机制设计理论在引导参与者披露真实经济信息方面具有独特优势。本文基于机制设计理论设计了一种新的能引导参与者呈报真实成本函数的电力系统安全性市场运行机制。本文取得的主要成果如下: 1.基于PDSR 的方法提出了一种计及暂态稳定性约束、事故发生概率及系统失稳损失的最优安全控制和安全性定价模型。该模型通过搜索最优的预想事故集以实现最大社会福利的目标,优化问题的结果是最优的参与者备用容量和再调度功率。2.基于优化技术中的对偶原理和共轭投影梯度法,提出了一种最优安全控制混合共轭投影梯度优化算法,该算法的计算速度有望满足电力系统最优安全控制和安全性定价的在线应用的要求。3.将博弈论中的机制设计基本原理和线性供应函数均衡( linear