随着电网规模的不断扩大,电力系统无功电压控制的难度和复杂性逐渐增加,实现全网统一的自动电压控制(AVC)既是热点、又是难点。而AVC实现过程中,全网无功优化是核心和基础,因而对AVC中的无功优化在计算速度、鲁棒性上提出更高要求。尽管无功优化问题的研究历史较长,但由于该问题本身的复杂性、控制手段的多样性和系统规模的不断扩大,寻求一种成熟、实用的无功优化方法仍是研究的焦点之一。本文围绕山东电网AVC实际工程,就其中的无功优化及相关技术问题进行了深入的研究与实践,取得良好实效。首先,在传统无功优化理论研究中,通常只在一个时间断面进行,因而同步发电机无功限值是固定不变的,而在AVC中的无功优化面临时刻变化的有功方式,必须实时的对同步发电机无功限制进行改变。对此,本文将同步发电机PQ运行限制范围有机结合到无功优化中,建立起适应有功方式变化的、自适应改变无功限制的、符合AVC要求的无功优化模型。对这一模型,应用非线性原对偶内点法及相应有效的稀疏处理手段和计算技巧,形成灵活、实用的软件,在山东电网AVC实际实施中,获得在线的、有效的应用。其次,由于无功控制手段的多样性、分布的局域性和作用效果的非线性,无功优化问题有丰富的内涵并蕴涵着深刻的物理规律。本文在已有研究成果的基础上,以山东电网为对象,就无功分布与电压水平间牵制疏密程度的三种状态,即理想状态、中间状态和临界状态,进行了分析和总结。由此,对山东电网AVC实施的效能及改进措施提供了重要的理论依据。最后,针对开发的山东电网AVC运行状况,详细阐述了山东电网AVC系统的构成及设计思路。山东电网AVC系统在能量管理系统(EMS)的基础上,按照三级电压控制模式,结合24小时负荷预测技术进行无功综合动态优化,并且在此技术上利用超短期负荷预测进行超前无功优化以提高优化指标的实时性和有效性,提高AVC的准确性。同时结合山东电网AVC几年的运行状况,分析了山东电网AVC系统的特点以及实施AVC后效益分析。