长期以来,世界上很多国家和地区对多电压等级的电力系统采用分层、分级的管理体制,高压的输电系统和低压的配电系统通常由不同的调控中心进行管理。然而,随着电网规模的不断扩大及运行方式的日趋复杂,传统的输电系统和配电系统独立进行管理调度、建模分析的方式已逐渐不能适应未来电网调度运行业务发展的需求。为了精确处理输电系统和配电系统间日益增强的耦合关系,提高电网运行的安全性、稳定性和经济性,适应输配系统一体化管理和调度的业务需求,学术界和产业界针对输配一体化系统的分析和协同优化调度开展了卓有成效的探索和实践。然而,随着电力能源行业的不断发展,一些新的挑战也随之产生。相应地,这些新的挑战也为输配一体化系统的分析和协同优化调度领域带来了新的关键技术问题。第一,分布式新能源控制方式与配电系统运行方式更加复杂。随着环网、电压型控制的分布式电源等元素更多地出现在配电系统中后,传统的交替迭代方法收敛性恶化,甚至出现发散问题,因此需要探究如何提升输配一体化系统分析和协同优化调度的收敛性。第二,新能源与负荷的发展给电力系统的运行带来了更多的随机性和波动性。输配一体化系统的分析和协同优化调度需要考虑源荷不确定性的影响,因此需要探究输配一体化系统中源荷不确定性的建模与分布式求解方法。第三,随着调控中心系统功能的不断增加,输电系统与配电系统之间的通信网络负载提升,局部网络拥塞加剧,因此需要探究考虑通信网络时延的异步式分析和协同优化调度方法以符合实际工程需求。针对上述关键技术问题,本课题从六个方面开展了研究工作:（1）建立了考虑源荷随机性的输配一体化系统分布式物理模型以及考虑通信时延随机性的输配一体化系统通信模型,为输配一体化系统分析和协同优化调度提供了模型基础;（2）提出了连续交叉点估计法这一基于不动点理论的输配一体化系统潮流计算的收敛性提升方法,实现计算效率与收敛性能提升;（3）提出了一种基于仿射运算的输配一体化系统的区间潮流分析方法,实现了对输配一体化系统中源荷不确定性的量化分析;（4）提出了一种基于迭代变量周期性修正的输配一体化系统最优潮流计算的收敛性提升方法,实现计算效率与收敛性能的提升;（5）提出了一种基于双层迭代的输配一体化系统机会约束最优潮流,基于输电调控中心和配电调控中心的有限信息交互,实现了对输配一体化系统优化调度过程中不确定性因素影响的量化分析;（6）提出了一种基于前向后向算子分裂法的输配一体化系统异步式潮流计算方法以及一种基于异构分解法的输配一体化系统异步式最优潮流计算方法,在网络通信存在时延的条件下,通过合理配置异步计算参数,提升算法的计算效率,提高算法的工程实用性。最后,以中国的实际情况为例,构建了一套主配一体化调控系统的总体模型架构。通过对广州电网多源实际数据的预处理,构建可用于主配协同潮流计算的输配一体化系统模型,并通过地调和配调的交替迭代实现潮流计算。这套主配一体化调控系统的总体模型架构也可支持其他主配协同高级应用,包括主配协同最优潮流、预想事故评估、不确定性分析等等。