随着特高压电网的建设以及跨区域、跨国输电的增多，电力系统联网规模不断扩大，电网形态愈加复杂，电力系统本身的脆弱性问题也逐渐凸显。自2003年以来，世界范围内发生数十起大规模停电事故，所造成的经济损失和社会影响极其严重。因此，研究电力系统不同运行状态以及失稳情况下暂态能量在网络中的分布变化特点，识别网络中的脆弱环节，以期采取有效的监测和控制对策来预防且抑制事故的进一步扩大，具有十分重要的意义。
　　本文围绕大电网的结构脆弱性而引发故障问题，从理论上研究了暂态势能分布与电网结构脆弱性的内在关系，依据暂态势能的流向或分布识别电力网络的脆弱环节。从增强网络吸纳暂态势能的能力为出发点，提出对网络固有结构进行改进，并对脆弱环节的控制策略进行研究。最后对暂态势能分布在失步解列中的应用进行了探讨。主要研究内容包括:
　　(1)从几何关系研究了等值两机系统之间各点电压变化轨迹、不同部位相角差的分布变化特点以及暂态势能分布规律，并揭示三者之间的内在联系。建立相角差沿线分布的数学模型，并研究其在不同运行状态下的变化。基于支路暂态势能函数，研究不同位置单位电抗的势能分布及其与相角差的关系，并对不同运行状态、不同部位的势能分布进行了对比、分析。在此基础上，分析了等值三机系统电压、相角差和暂态势能在不同位置的分布变化规律，进一步揭示了暂态势能分布和电力网络结构的关系。在某一时刻，暂态势能与相角差的分布规律是一致的。相角差与暂态势能的分布规律能为电力系统的紧急运行状态提供重要的指示，并能为失步解列提供准确的判据。
　　(2)对于多机电力系统，以图论为基础，提出分两步识别电力网络的脆弱环节。第一步，从纯粹的网络结构和参数出发，建立网络脆弱指标。利用耦合的思想形成耦合矩阵，将耦合矩阵中对应元素加权形成发电机群间割集权系数，根据割集权系数从小到大的排序，即可从宏观上识别发电机群间网络本身固有的脆弱环节。第二步，结合暂态势能在网络中的分布变化规律，借助于WAMS系统识别网络中的脆弱环节。系统失稳呈现出的临界割集既取决于网络固有结构，也依赖于暂态势能的流向和分布。分析了故障位置、潮流大小对脆弱环节的影响，计及潮流大小能更好地显示电力系统的运行状况。仿真结果验证了所提方法的正确性。
　　(3)针对电力网络连接强弱不均而导致网络吸纳暂态势能的能力受限问题，提出了网络均匀化控制策略。为抑制暂态势能在网络脆弱环节的局部聚积，首先利用割集权系数对网络固有脆弱环节进行根本改进;其次，采取在脆弱环节提升电压、减小脆弱环节电抗以及在线降低脆弱连接处的传输功率三种方法。此方法能有效地缓解脆弱环节暂态势能的聚积程度，从而增强电力网络吸纳暂态势能的能力。为抑制故障元件切除后网络脆弱程度增加以及脆弱环节的转移而可能引发连锁故障，提出现有继电保护跳闸应结合系统的运行状态采取附加的控制对策。
　　(4)针对现有失步解列判据不准，利用振荡中心所在支路相角差超过180°，而所有其余支路相角差都在90°范围内变化的特点，提出利用频率差或支路相角差超过180°的失步判据。借助于WAMS系统获取实时数据，但为了减少数据传输量，只上传相角差超过90°的脆弱支路信息作为失步解列的启动信号。综合考虑平息振荡以及解列后尽可能保持各子系统内的功率平衡，解列断面选在失步断面，但解列需同时切除失步断面对应的负荷以及发电机功率。