随着现代社会对电力供应依赖程度的日益提高,大停电事故带来的经济损失和社会影响越来越严重,因此研究大停电事故后如何实现电力系统的快速、安全恢复具有重要意义。网架重构阶段是大停电后系统恢复过程中承前启后的关键环节,该阶段恢复控制的主要任务是通过恢复系统中重要的厂站以及部分输电线路实现骨干网架的构建,并通过输电网络的恢复调整提高已恢复网架的承载能力和系统强度,为网架重构之后的负荷全面恢复奠定基础。网架重构阶段各恢复主体的协调机制、恢复方案的优化策略以及优化方法研究,是制定合理高效的网架重构方案、加快系统恢复进程的核心任务。本文围绕网架重构阶段的核心任务,对送电路径优化、主力机组和特级负荷协调恢复优化、环网恢复决策优化以及网架重构后期的负荷协调恢复优化等问题进行了系统深入的研究,针对不同问题建立了相应的协调优化模型,采用多目标优化技术和先进的数学规划方法进行了求解,论文的主要内容包括:(1)通用的送电路径方案集搜索和评价方法研究。针对大停电后工况复杂多变,线路出现故障的可能性较高的实际情况,按照先确定备选路径集再排序优选的思路开展送电路径优化决策研究。首先,通过对基于最小费用流模型的送电路径优化方法的深入研究,建立了通用的备选路径集搜索的混合整数规划迭代模型。之后,构建了送电路径评价指标集,并结合逼近理想灰关联投影法对备选路径集进行综合评价。提出的送电路径优化方法为调度人员提供了更加全面的决策支持。(2)多目标协调的网架重构分时段全局优化方法研究。将特级负荷纳入网架重构阶段的恢复目标,计及多种约束条件,建立了协调机组、特级负荷和网架结构三方面恢复效果的网架重构分时段全局优化模型。通过对恢复序列的串并行优化模式的分析对比,提出了分时段全局优化模型的两步求解策略,即首先优化确定时段数参考值,再以全局视角对恢复方案进行优化。结合非支配近邻免疫算法和变异系数法对建立的时段数优化模型和全局优化模型依次求解。提出的优化策略克服了“逐步”优化模式在协调各时段恢复决策方面的不足,为实现分时段恢复的全局优化提供了新思路。(3)网架重构中以消除线路过载为目标的环网恢复决策优化方法研究。针对网架重构阶段输电网络尚不完整,在负荷的陆续恢复过程中可能会出现线路潮流过载的问题,提出了以消除过载为目标的环网恢复策略,即通过投运部分待恢复线路,建立局部环状网络,实现线路过载的消除。首先建立了直接计及交流潮流约束条件的混合整数非线性规划模型。进一步地,提出了一种分层迭代方法,通过主问题和子问题间的迭代求解,确定满足合闸角约束的最优环网恢复方案。提出的环网恢复策略可以在消除线路过载的同时有效增强系统强度和承载能力;提出的分层迭代求解算法具有较高的计算效率,对系统恢复的在线决策具有重要参考价值。(4)网架重构后期负荷恢复的多目标优化方法研究。将网架重构恢复后期的负荷恢复过程建模为一系列顺序执行的恢复时段。对负荷投入后系统频率的调节过程以及系统运行要求进行了深入分析,建立了相应的约束集。由于恢复过程需要兼顾恢复收益和安全裕度,将负荷恢复优化建模为加权负荷量最大化和节点电压偏移量最小化的多目标优化问题。引入规格化法平面约束法将建立的多目标混合整数非线性规划问题转化为一系列带有附加线性约束的单目标混合整数非线性规划问题,并采用通用代数建模系统建模求解。提出的负荷恢复优化的多目标混合整数非线性规划模型及求解方法相较于已有方法具有方案可行性高以及计算结果稳定等方面的优势。