在现代电力系统中,复杂连锁故障发生的概率虽然很小,但一旦发生,就会导致电网崩溃或解列,从而导致大范围停电事故并造成重大损失。连锁故障的产生除了外界干扰及环境因素影响,另一重要因素是电网自身存在的脆弱性。在应对连锁故障停电机理等电网动态行为研究时,基于还原论的电力系统安全分析方法显得不足,而复杂网络正好为研究电网连锁故障提供了一新角度,并在当前受到广泛的关注。本文基于复杂网络理论,结合复杂连锁故障的产生机理,从电网节点、电网支路及电网整体结构三个方面,对电网元件和电网拓扑结构的脆弱性及其评估方法进行了研究。首先,结合复杂网络理论和自组织临界理论对电网连锁故障产生的内在机理进行了阐述,建立了基于直流潮流的OPA模型,并在该模型上以IEEE30节点为例,模拟了电网连锁故障的演化过程,从系统总负荷需求及网络总传输容量角度分析了电网出现自组织临界性的过程。其次,基于复杂网络理论对电网元件的脆弱性进行了评估。以电网节点为研究对象,从节点对网络资源控制能力的角度,综合考虑节点的全局和局部脆弱性,建立了电网节点脆弱性评估模型；以电网支路为研究对象,考虑与电力一次系统相耦合的电力信息网络对输电线路开断信息传输可靠性的影响,建立了电网脆弱支路评估模型,以IEEE39节点为例验证了本文所建电网元件脆弱性评估模型的合理性和有效性。最后,在对比分析现有介数类指标的基础上,考虑电网负荷水平及系统中所有发电-负荷节点对被利用的深度和广度,建立了改进的支路电气介数指标,通过支路介数与节点介数之间的映射关系,推导出了节点电气介数,并对二者的物理意义及其之间的耦合关系进行了说明,以多个标准测试系统为例,采用幂律分布结合基尼系数的方法对不同拓扑特征的电网存在的脆弱性进行了研究。本文从复杂电网拓扑结构的视角出发,采用脆弱性这一概念对电网连锁故障的内在机理从元件层次到组织结构层次进行了研究,对电网结构存在的脆弱性进行了评估,对研究抑制电网连锁故障的发生具有参考意义。