本文研究了在大型电力系统中应用超导储能(SMES，Superconducting Magnetic Energy Storage)装置解决暂态稳定性的基础性问题。其关键性工作包括五个部分，SMES的机电暂态分析数学模型、SMES的多目标控制方法、SMES在多机电力系统功角稳定性应用中的参数优化，SMES在多机电力系统电压稳定性应用中的位置优化，以及SMES试验样机的开发。　　 第一，基于机电暂态分析方法，建立了SMES的机电暂态模型，提出了含SMES的电力系统潮流和稳定算法。SMES的机电暂态模型分为磁体储能方程、目标控制方程和交流接口方程三个部分;计及SMES容量约束的电力系统潮流交替求解算法，为含SMES的暂态稳定仿真提供潮流初值。　　 第二，分别以暂态功角稳定性和暂态电压稳定性问题作为控制目标，提出了基于有功和无功功率补偿的控制方法，将该目标控制方程作为第二章提出的SMES机电暂态模型的一部分，数字仿真表明该控制方法有效的改善了电力系统的暂态功角和电压稳定性。　　 第三，以扩展等面积定则(EEAC)的安全裕度作为暂态功角稳定性量化指标，针对SMES的安装容量和投入时间选择进行参数优化，综合考虑各种的运行方式和故障，以代价函数作为优化目标，以性价比因子作为搜索方向，提出求解算法，在单机无穷大系统和山东电网模型中对算法进行验证。　　 第四，基于多机电力系统电压稳定指标，提出了SMES安装位置的遗传优化算法，在IEEE-14节点系统和山东电网模型中的仿真结果验证了选择算法具有准确并良好的性能。　　 第五，设计并研制了一台用于电网功率控制、基于单位功率因数调制的SMES控制器。硬件电路结构包括主电路系统、控制电路系统和监控保护电路。软件平台是用于电压稳定控制的三层算法，试验证明了该控制算法的性能，并验证了SMES硬件平台的实用性。为SMES的数学模型、多目标控制策略及电力系统稳定性应用的全面研究及发展打下基础。