随着新能源发电的快速发展和电网互联程度的加深,电网结构日益复杂运行方式更加多变,电网的安全稳定运行受到前所未有的威胁,局部扰动的传播速度提高,影响范围扩大。近年来,世界范围内发生了多起大停电事故,这些事故的共同特点均是在电网运行临界状态下关键元件发生故障,并经多重故障的连锁反应式发展,最终导致大面积负荷损失甚至全网崩溃。因此,在系统运行中,有必要辨识出这些连锁故障关键元件以便采取有针对性的措施进行重点监视、控制和保护。随着对复杂电网连锁故障研究的不断深入,电网的非均质现象逐渐受到关注,复杂电网在电网结构和潮流分布等方面表现出的非均质特性使得电网在应对连锁故障时表现出不同的反应特性。在此背景下,本文针对基于复杂电网非均质特性的连锁故障关键元件辨识模型展开研究,主要工作归纳如下：探究复杂电网在网架结构和运行方面表现出的非均质特性,提出复杂电网非均质特性的概念,并基于经济学中的基尼系数和热力学中的熵理论,分别提出电网结构和潮流分布非均质程度的表征指标。深入研究复杂电网非均质特性对连锁故障的影响。针对已有电力系统连锁故障仿真模型的不足,建立了综合考虑新能源与负荷波动、继电保护装置隐性故障和适用于当前电网工况的连锁故障仿真模型和自组织临界性仿真模型,并分别从电网结构和潮流分布两方面,就复杂电网非均质特性对自组织临界性和连锁故障的影响进行仿真,并揭示了相应的影响机理。基于潮流介数的非均质特性建立了连锁故障关键线路辨识模型。提出输电线路的潮流介数概念,并将其作为连锁故障关键线路辨识指标。该指标基于当前电网工况并考虑实际潮流中的方向性特点,充分体现和量化了线路在电网功率传输中的地位和作用。基于潮流介数的非均质特性建立了连锁故障关键线路的辨识模型,用于自组织临界状态下电力系统连锁故障关键线路的辨识。基于电网结构的非均质特性,建立了复杂电网连锁故障关键节点辨识模型。定义了节点的电气节点度指标以表征该节点在电网中的电气地位,使“度”的概念更加符合电力系统背景。基于电气节点度的非均质特性建立了连锁故障关键节点辨识模型,将电网节点寻优问题转化为关于电网整体性能的多目标优化问题,并采用小生境粒子群算法进行求解。提出基于模糊综合评价的连锁故障关键元件综合风险评估方法。基于模糊综合评价方法综合电网结构特性和运行特性评价关键元件造成连锁故障的严重程度；考虑连锁故障传播序列中的不确定因素和连锁故障传播过程中元件之间的关联影响,使连锁故障发生概率的计算结果更接近实际；最后通过严重程度和发生概率定量评估连锁故障关键元件的综合风险水平,为连锁故障预警和监控提供直观依据。