暂态失稳事故是破坏电力系统稳定运行,造成电网经济损失的主要原因之一,故障后调度控制中心若不能及时评估系统稳定性并进行有效的干预控制,系统故障将进一步扩大,造成连锁故障或者大停电事故。快速精准的暂态稳定量化分析是故障后有效控制的基础,切机、切负荷是保证故障后系统维持暂态稳定运行最常用的控制手段,因此,电力系统暂态稳定裕度在线评估与紧急控制策略研究具有重要的现实意义。本文主要从以下几个方面展开研究:(1)提出一种计及保护信息的暂态稳定裕度解析算法。首先,计算不对称短路的附加阻抗,建立含附加阻抗的多机系统网络简化模型。然后,将转子运动方程等效为单机无穷大母线系统形式,提出发电机聚合功角的分段模型,在此基础上,推导暂态稳定裕度解析表达式。利用在线获取的保护动作信息,快速计算故障后系统的暂态稳定裕度,分别分析了故障位置、故障持续时间和故障类型对暂态稳定裕度的影响。最后,在四机两区系统和新英格兰系统中进行仿真分析,仿真结果验证了方法的准确性和有效性。(2)研究了基于人工智能算法的暂态稳定裕度评估方法。基于线性判别分析处理离线仿真数据,将数据降维得到数据点到分类超平面的距离,通过训练距离数据得到更具适应性的分类决策树,并利用仿真验证了改进决策树方法的有效性;以决策树的研究为基础,进一步提出了一种基于随机森林回归模型的电力系统暂态稳定裕度评估方法,分析了电力系统发电机功角、部分母线有功无功与暂态稳定裕度之间的映射关系,在16机68节点系统中验证了随机森林方法的预测精度,并讨论了算法参数的选取对随机森林回归模型评估效果的影响,针对训练集外的不同故障位置和初始运行方式,分析了随机森林方法的适应性。(3)提出了一种基于数据驱动的电力系统紧急控制策略。首先,推导并计算了切机、切负荷灵敏度,用以评价切除单位发电机或负荷对电力系统暂态稳定性的影响,选取切除后对系统稳定性有利的发电机和负荷组成紧急控制备选集合。然后,以切除发电机和负荷容量最小为目标,综合考虑稳定约束、最大可控容量和功率平衡的约束条件,建立紧急控制优化模型,进而求取最优紧急控制策略。最后,在含风机的16机系统中进行仿真分析,结果表明,根据控制灵敏度制定的紧急控制策略,可以保证系统故障后恢复稳定运行。