随着电力系统规模的扩大及社会对电力需求依赖度的日益提高,大停电事故造成的后果也越来越严重。对电力系统运行的健康状况进行科学评价并采取有效控制措施是避免大停电事故的关键。通过电力系统运行状态评估,电网调度人员可以把握系统运行的安全程度,对可能引发系统严重事故的关键环节实施重点监控,及时进行预防控制以保证系统的安全运行。因此,开展系统运行状态及关键环节辨识研究对于大停电事故防御具有重要意义。本文在学习和借鉴已有研究的基础上,对电力系统运行趋势及关键环节辨识问题进行了系统深入的研究,论文工作主要包括以下几方面：(1)提出了一种基于地理分区边界优化的电网关键断面搜索方法。该方法以电网地理分区作为初始分区,通过对厂站所属分区的合理性进行检验、优化,得到电网的分区简化结构图。使用分区简化图的邻接矩阵和路径矩阵及相应矩阵逻辑运算计算求取输电断面。考虑输电断面的传输容量及安全裕度定义了断面重要度指标,通过该指标排序筛选出系统的关键断面。以新英格兰39节点系统及某实际电网为算例验证了该方法的有效性和实用性。(2)提出了功率介数的概念并将其应用于电网脆弱环节的识别。根据网络连通性及功率输送分配关系,分别定义了线路功率介数和节点功率介数,并通过线路功率介数和节点功率介数的排序实现脆弱环节的识别。以新英格兰39节点系统作为算例,通过关键线路断线或节点过负荷的连锁攻击对功率介数指标的有效性进行检验,表明功率介数高的元件确为网络中的脆弱环节。分别以网络效能函数和潮流熵进行静态攻击稳定性校验,校验结果表明电气元件的功率介数越高对电网运行的影响就越大。(3)提出了电网关键线路序元的概念并将其应用于电网连锁故障的预防分析。综合结构脆弱性指标及网络性能指标,构造了线路序元的综合重要度指标,结合多属性决策方法筛选出关键线路序元。针对大规模的线路序元多属性优化排序问题,给出了相应的粒子群优化求解方法。以新英格兰39节点系统和河北南网实际系统为算例对关键线路序元的识别方法进行了仿真验证。结果表明,本文提出的方法能够有效筛选系统的关键线路序元,可为电网的连锁故障预防提供指导。(4)提出了一种电力系统运行状态的趋势辨识方法。该方法兼顾系统运行点距状态边界的距离及运行状态趋势变化的方向和速率。通过模糊层次分析法对电网运行状态进行综合评价,并依据综合评价值进行系统运行状态的定性趋势分析,实现了电网运行状态的综合趋势辨识。仿真结果表明,本文提出的方法能够有效辨识系统运行状态的变化趋势,可用于系统运行状态的智能监测与评估。(5)开发了电网运行状态与关键环节的在线监控系统。该系统实现了电网运行的实时健康状态评价,系统可自动辨识电网运行中需要重点监控的设备。该系统已在河北南网投入在线运行。