随着我国电力工业的快速发展，电网规模的逐步扩大，电力系统动态特性也变得越来越复杂。电力系统安全稳定运行变得愈加重要。而对电力系统安全稳定分析的基础是对系统动态特性的正确分析。仅根据电力系统数学模型进行动态特性研究存在模型和参数不准确的问题，会给分析结果带来偏差。现代广域量测系统的建立为基于量测轨迹进行电力系统动态分析提供了条件，因此有必要研究如何根据轨迹分析系统动态特性，而轨迹分析法和轨迹灵敏度是有效的研究方法。通常轨迹灵敏度的计算都是在数学模型的基础上，对所关心的参数进行数值微分，再对线性时变系统数值积分，这种计算方法不仅计算繁杂，依赖所建立的模型和参数，受其准确性的影响，而且将轨迹和轨迹灵敏度的关系掩盖在数值计算中。因此本文提出了根据量测轨迹计算轨迹灵敏度的卷积法，仅根据量测轨迹即可计算得到轨迹灵敏度，避免了通常直接由定义计算轨迹灵敏度的方法对模型和参数的依赖，充分揭示了轨迹灵敏度与轨迹之间关系的物理本质。由于方法本身是基于量测轨迹的，从而可以避免模型和参数的误差对计算结果的影响，为基于量测轨迹计算轨迹灵敏度提供了一条新途径。轨迹分析法是基于单机能量函数进行暂态稳定评估的有效手段，能定量评价系统的暂态稳定性，给出稳定指标和不稳定指标。本文在此基础上应用轨迹灵敏度提出了稳定指标灵敏度的计算方法，并用于极限切除时间和发电机极限输出功率的求解。使在进行暂态稳定定量评估的同时，能分析稳定指标关于参数的灵敏度，同时估计极限参数，为电力系统的分析、运行和控制提供依据。电力系统装设的量测装置可以记录系统中发生的功率-频率动态过程。采用常规的电力系统元件模型和参数所得到的频率动态仿真轨迹与实测轨迹存在较大偏差。本文应用轨迹灵敏度对影响功率-频率动态过程的主要参数进行了分析，并研究了某大区互联电网的模型参数校正问题，使频率动态过程的仿真轨迹与量测轨迹充分逼近，从而获得了研究频率动态特性的有效模型和参数。为了将基于轨迹和轨迹灵敏度的电力系统动态分析研究成果用于系统运行实践，开发了相应的分析软件，能对电力系统动态特性进行有效分析。