现代电力系统的规模日趋庞大,在电源互补、稳定性和供电可靠性方面具有明显的优势.然而,大规模互联的电力系统仍不能完全避免电力系统停电事故的发生。例如,当大规模互联的电力系统内因操作、气候等原因发生故障后,不合理的故障处理手段可能会引起恶性的连锁性故障,导致大电网解列,甚至诱发大面积停电事故。虽然电力系统发生大面积停电事故的概率非常小,但往往会造成巨大的经济损失和社会影响。因此,对电力系统停电事故后的恢复问题进行全面、深入和系统性的研究,加快停电事故后电力设备的恢复和用户供电的恢复速度,具有十分重要的指导意义。在此背景下,本文从电力系统恢复的黑启动、网络重构和负荷恢复三个过程出发,对电力系统恢复的决策理论和优化方法开展了一些深入的研究。具体研究内容主要包括:1)提出考虑黑启动群体决策的优化与分析方法。针对决策群体的大小,分别提出了一种采用直觉模糊距离对黑启动群体决策结果一致性进行分析的方法和针对参与黑启动优化决策的复杂大决策群体进行聚类分析的方法。为了改善黑启动群体决策意见的一致性,每轮决策过后,对指标权重和专家权重进行调整并带入下一轮决策,直至达到满意的一致性为止。对于决策群体较大的情况,通过聚类得到群体的评价偏好,结合黑启动评价准则的权重得到最终的黑启动决策结果。所提出的一致性优化方法和聚类分析算法均可以有效的减小决策专家之间的意见分歧。2)提出了局部电力系统恢复策略和电力系统并行恢复策略的优化方法。考虑到局部电力系统恢复和并行恢复的特点,首先根据停电区域的网络拓扑生成恢复路径集,之后对线路过电压和不必要的恢复路径进行判断和筛选,最后在考虑系统非停电区域的传输能力约束和停电区域内部的负荷特性基础上,对局部停电区域恢复和电力系统并行恢复的子系统进行划分并对恢复路径进行优化,最终建立了相应的局部电力系统恢复和电力系统并行恢复的优化模型。与现有方法一般需要对线路和节点赋予权重不同,所提出的恢复策略基于客观信息,因而可以得到更为合理的优化结果。3)提出了分布式电源应用于配电系统停电事故恢复的方法。首先,考虑含有分布式电源、储能系统和可控负荷的配电系统,针对停电事故发生后一个较短时段内的供电恢复问题,提出了以最大化恢复供电的负荷用电量为目标的配电系统恢复模型。之后,分析各种分布式电源的出力特性和供电能力,并利用可控负荷平衡间歇性电源出力波动。考虑到间歇性电源出力的不确定性,利用概率模型对其出力预测值进行处理。所提出的方法通过对储能系统和可控负荷的调度,有效的减少了间歇性分布式电源出力波动对供电稳定性的影响,并且充分利用了间歇性分布式电源的发电能力。4)提出了考虑电动汽车和储能装置辅助作用的电力系统恢复多目标优化方法。在考虑间歇性可再生能源和以电动汽车、储能系统为代表的主动负荷广泛接入电力系统的影响的基础上,首先以电动汽车充换电站和储能系统为单位,分析了电动汽车和储能系统在系统恢复过程中可能提供的辅助作用。然后,结合系统停电恢复需求,提出了恢复线路最少、恢复速度最快和网架电压分布最均衡三个系统恢复优化目标,构建了计及电动汽车和储能系统辅助作用的多目标系统恢复方案优化模型。所提出的多目标优化模型可以利用电动汽车充换电站和储能系统的灵活特性,加速系统恢复进程。5)提出了考虑离散型负荷恢复特性和频率响应的负荷恢复决策方法。首先根据电力系统恢复过程中发电机组爬坡过程、发电机组的频率响应和负荷的频率响应,结合电力系统暂态模型,建立了负荷恢复的频率响应模型,并相对应的构造了允许频率范围内可恢复负荷功率的预测算法。为提高预测的精度,提出了一种频率预测误差反馈修正的机制,利用实测频率与预测频率的误差修正频率的预测结果,进一步修正可恢复负荷功率的预测值。所提出的负荷恢复决策方法可以有效的规划离散负荷的恢复策略,充分利用发电机组的爬坡特性,并且保持系统的功率平衡和稳定性,为大停电事故后的负荷恢复决策提供合理的参考。本文所提出电力系统恢复的决策和优化策略丰富了现有电力系统恢复的理论体系统和应用框架,可以为调度机构应对大停电事故提供有效的技术支撑。