现代电力系统是支撑社会生活的基础能源产业,其可靠运行对于交通系统、通讯系统等相互依存的关键基础设施至关重要。在享受电力系统所带来的巨大便利和舒适的同时,如何保护电力系统免受灾难性事故,一直是研究人员必须直面的挑战。近年来,多起由连锁故障导致的灾难性停电事故严重影响了依赖电力的社会活动。同时,在电网互联程度和复杂程度不断提高的格局下,连锁故障的影响范围和传播速度进一步扩大。因此,评估电力系统连锁故障大停电风险,定位触发、加速连锁故障传播的脆弱源,制定针对连锁故障传播特性的控制方法,对于降低连锁故障大停电风险、保障电力系统安全运行具有重要意义。本文围绕电网连锁故障防御这一核心问题,对系统大停电风险评估、脆弱元件辨识及连锁故障控制等问题进行了研究。论文的主要工作包括以下几方面:（1）提出了基于电力系统运行状态平衡结构模式的大停电风险分析方法。以电力系统大停电的风险评估为目的,考虑线路重要度和线路间耦合作用的差异性对系统动态行为的影响,将电网输电线路虚拟为节点,以输电线路间的相互关联作用为边,构建了有权有向的电力系统关联网络。其中,点权为线路重要度,边权为综合N-1安全校验的潮流分布均衡性符号化指标。借鉴一般符号网络的结构平衡理论,对具有符号属性的电力系统关联网络进行模式提取和分析,定义了电力系统运行状态平衡结构的模式及分类。在此基础上,提出了电力网络不平衡度的综合评价指标,该指标既可以表征线路间潮流分布特性,又能量化系统的扰动化解能力,可用于度量系统大停电的风险。（2）提出了考虑连锁故障传播特性的电网脆弱线路辨识方法。为辨识触发或加速大停电事故的脆弱元件,利用事故链模型搜索得到电网连锁故障过程集合,通过合并不同连锁故障过程中的重复元件以及整合连锁故障过程中元件间相应的权重值,将连锁故障过程集合压缩为一个有向有权的连锁故障网络图。根据由社团结构划分的电网网架结构分区,将连锁故障网络图拓展为兼具电网故障传播时序性与空间转移特性的连锁故障时空图。针对线路脆弱成因以及是否促使连锁故障跨区传播,基于连锁故障时空图中节点（即脆弱线路）的复杂网络度构建了4类量化指标,并且通过对线路进行时序攻击来验证各类脆弱线路的辨识结果。该辨识方法能够准确地辨识触发连锁故障的脆弱元件、定位导致连锁故障传播范围扩大的关键线路,分类识别级联效应各级联阶段的诱发因素。（3）提出了基于路径驱动的连锁故障多阶段阻断控制方法。为降低连锁故障的危害,针对传统方法仅在指定的阶段采取控制措施的局限性,结合连锁故障的多阶段传播特性,提出了计及控制时机灵活性面向连锁故障全过程的多阶段阻断控制模型。针对过载主导型连锁故障过程,分析了连锁故障传播路径与阻断控制策略间的交互影响。对于可控级联阶段,在后续故障选择标准下,提炼了保障连锁故障发展过程按预测路径传播的约束集。构建以切机、切负荷为控制变量,以控制成本和风险性最小为目标函数的基于路径驱动的连锁故障多阶段控制策略优化模型,从而可确定各级联阶段的最优控制手段及其相应的控制量。该方法优化所得的多阶段控制策略不仅能够有效地阻断连锁故障的传播,并且可降低由连锁故障所引发的系统大停电风险。（4）提出了基于路径动态演化的连锁故障多阶段阻断控制。为进一步提高连锁故障控制的效能,针对路径驱动的连锁故障多阶段控制在电力系统可调裕度或安全裕度较低等极端运行状态下无法有效求解的问题,构建了考虑连锁故障传播路径不确定的多阶段阻断控制模型,以期以最小控制代价降低电网中某线路开断后连锁故障的风险。采用以故障线路为整数变量,其开断概率为实数变量的多层编码遗传算法求解该模型。相较于路径驱动的多阶段阻断控制模型,该模型具有更好的经济性和更强的适用性。