近年来,由于电力需求的不断增长、电网的普遍互连以及经济和环境的制约,电力系统的运行越来越接近其极限状态,电压稳定问题日益突出,系统的非线性日益突现。本文主要针对电力系统电压稳定受系统非线性特性影响的问题进行研究。　　本文首先回顾了电力系统电压稳定性研究背景及该领域的研究现状,指出了分析重载电力系统及其非线性特性的重要性和必要性,分析了电力系统电压失稳的几种典型场景,介绍了电压稳定的定义与分类,对电压稳定的静态分析方法进行了总结,并给出了相应的评述。此外,还简要回顾了防止电压失稳的常用控制措施,阐明了非线性在电力系统的普遍存在性。　　作为本文重要的理论依据,论文对特征分析和正规形方法及相关的基本概念和基本理论进行了综述。给出了一些重要概念的定义,还分别给出了向量场正规形以及微分同胚正规形的变换关系,并讨论了正规形变量的初始迭代值问题。　　基于向量场正规形理论以及奇异摄动理论,本文提出对电力系统结构保留模型进行正规形分析。研究了电力系统功角稳定性和电压稳定性的相关性问题。解决了传统正规形方法难以计及电力系统网络结构和负荷模型的问题。　　本文在分析电力系统电压稳定和功角稳定特征的基础上,对电力系统潮流方程进行微分同胚正规形分析,提取电力系统电压稳定和功角稳定的特征信息,同时,为了验证电力系统的运行特性,应用非线性动力学方法对系统的稳定运行点和不稳定运行点的特性进行了分析。　　本文研究了电力系统中不同负荷节点有功功率对电压稳定性的影响。通过对电力系统潮流方程所进行的微分同胚正规形分析,应用负荷节点有功非线性参与因子衡量不同负荷节点有功功率对电压稳定性的影响。确定了提高电力系统静态电压稳定性的最佳负荷控制地点。通过计算电力系统静态电压稳定性指标,将所得到的结果与采用线性化方法分析所得到的结果进行对比,验证了即使在强非线性条件下,本文所提出的方法也可以获得更有效和更正确的结果。　　本文研究了SVC安装地点对电压稳定性的影响。通过对电力系统潮流方程进行微分同胚正规形分析,得到了负荷节点电压非线性参与因子。应用负荷节点电压非线性参与因子估计不同无功补偿装设地点对电压稳定性的影响,可以最终确定SVC的最佳安装地点,以最大限度地提高电力系统的电压稳定性。电力系统静态电压稳定性指标和动态仿真结果均表明,与线性化分析方法进行对比,本文所提出的方法即使在系统的强非线性条件下,也是有效的和正确的。　　本文研究了不同发电机节点对电力系统电压稳定性的影响。通过对电力系统潮流方程进行微分同胚正规形分析可以得到发电机节点有功非线性参与因子,使用该非线性参与因子可以估计不同发电机节点对系统电压稳定性的影响。电力系统静态电压稳定性指标的计算结果表明,与线性化分析方法进行对比,本文所提出的方法即使在系统的强非线性条件下,也是有效的和正确的。　　本文还研究了以提高电力系统电压稳定性为目的的发电机有功出力管理问题。在以上研究结果的基础上,分析了如何利用发电机节点有功非线性参与因子安排发电机有功出力以提高电力系统电压稳定性的问题。将合理安排发电机有功出力问题转化成一个优化问题,采用发电机节点有功非线性参与因子作为寻优方向,通过合理地安排发电机的有功出力,可以在不增加新设备的情况下提高电力系统的电压稳定性。同时提出了采用发电机节点非线性参与因子最大差异度用于评估发电机有功出力安排的观点。算例结果证实了所提出方法的正确性。