在电力系统平稳工况下，负荷电压指数与频率特性系数的准确辨识对系统稳定性评估与控制具有重要意义。然而，由于负荷内部扰动与系统电压、频率波动往往存在相关性，传统最小二乘法在此情形下易产生显著偏差。为此，引入工具变量（instrumental variable，IV）方法，在内部扰动呈短相关有色噪声特性的假设下，建立了适用于负荷特性参数辨识的统计估计框架，解决了负荷特性参数辨识中的内生性问题。首先剖析了闭环系统中内生性的形成机理及其导致的估计有偏性；其次，构建了基于IV的辨识流程，包括相关性分析、多端口信息引入后的工具变量构造以及基于两阶段最小二乘法的参数估计等步骤，系统分析了IV估计的无偏性与波动性特征，并提出滞后阶数L的选取准则；最后，通过仿真检验了不同IV参数设定对估计结果的影响，并从内生性强度和静动态负荷比例等维度对所提方法的无偏性、波动性进行了系统验证。结果表明，该方法能够在平稳工况和较强内部扰动环境下显著提升负荷特性参数辨识的准确性。

新型电力系统的高比例电力电子化特征使得系统建模分析出现“维数灾”难题。现有的模型降阶方法中，理论分析法虽然针对性强，但存在通用性不足的问题；奇异摄动法的状态量选取原则同线性化模型相关，无法准确把握完整动态特性。针对状态量选取原则进行改进，利用数据驱动获取完整动态特性，通过最小绝对收缩和选择算子（least absolute shrinkage and selection operator，LASSO）进行状态量选取，并根据物理信息补充重要状态量，应用摄动法完成系统降维。最后，在典型变流器并网系统进行应用，降维系统能够反映原系统小扰动稳定特性，证明了该方法的有效性。

针对实时仿真中电压源型换流器（voltage-source converter，VSC）采用传统伴随离散电路（associated discrete circuit，ADC）模型因虚拟功率损耗导致的仿真精度下降问题，提出了一种双模恒导纳方法。首先，通过分析开关状态切换过程中等效储能突变机理，揭示了高频PWM调制下虚拟损耗累积规律。其次，根据解锁和闭锁时开关动作的特点，依据提出的半隐式解耦方法构建了解锁状态下的换流器恒导纳模型，在维持恒定导纳矩阵的同时消除了虚拟损耗；闭锁状态下因为开关切换次数较少，则保留传统ADC模型。仿真验证表明：所提换流器模型在解/闭锁工况下虚拟功耗小，仿真精度高，且状态切换过程无数值振荡。

针对电力系统中多输入-多输出（multiple-input multiple-output，MIMO）特征带来的稳定性分析挑战，将输入-输出稳定理论与小增益定理引入电力系统稳定裕度计算，构建“系统-扰动”互联反馈框架及稳定裕度量化方法。该方法包含两大核心：一是计算系统最大奇异值，建立能够表征变量耦合特征的MIMO系统鲁棒稳定判据；二是采用小增益定理，建立可显式量化的增益裕度指标，提出了考虑系统不确定性的稳定裕度计算方法。仿真验证结果表明，所提指标在系统动态特性发生复杂变化时，仍能准确反映系统抗扰能力及控制参数对稳定性的影响规律。该方法为电力系统中多类型设备的稳定特性评估提供了统一分析工具，具有重要的理论意义和实际应用价值。

交流输电线路作为电力系统的重要组成部分，对系统振荡的能量交换过程具有关键影响，尤其是在当前新能源发电设备内电势动态的时间尺度与输电线路动态水平相当的普遍场景下，交流输电线路动态特性将深度参与系统振荡的能量交换过程。因此，探究交流输电线路的能量存储机制及其参与系统振荡能量交换过程的基本方式对厘清系统振荡的物理机制具有重要的奠基意义。然而，现有研究大多聚焦于基于电压、电流瞬时值或谐波间关系的交流输电线路数学表征，缺乏对线路如何参与系统振荡能量交换过程的物理认识，相应的新能源电力系统振荡机理仍不明确。以典型变换器并网交流系统为例，首先阐明了系统电能平稳传输目标要求下交流输电线路的基本运行原理，接着建立了表征交流输电线路动态的解析关系，进而分析了交流输电线路的动态特征及能量存储内涵，最后深入剖析了系统闭环动态的能量交换行为，深化了对交流输电线路参与系统动态过程内在方式的理解，为揭示当前系统振荡的能量交换一般机理奠定了重要的认知基础。

针对新能源并网比例不断提升导致的电力系统振荡问题，提出了一种基于粒子群算法的电力系统振荡信号幅频调制特征解调方法。首先，从交流电气量形成与演化的物理机制出发，明确了振荡信号在扰动下的约束关系，揭示了其幅值与频率随时间演化的调制规律。与传统基于傅里叶分解或小波分析的谐波叠加方法不同，振荡信号并非由静态谐波叠加而成，而是受系统动态闭环作用形成的连续调制过程，更具物理意义。在此基础上，设计了基于粒子群算法的幅频调制特征提取方法。以拟合波形与实际波形偏差为目标，提取决定振荡过程的幅频调制参数。仿真结果表明，该方法能够准确反映典型的变换器并网系统的振荡规律，拟合波形与原始信号高度一致，动模实验进一步验证了算法在实际系统中的适用性与有效性。

由于电力电子设备的负电阻效应，高比例新能源电力系统面临突出的谐振稳定性问题。受限于大量高阶行列式计算，传统s域节点导纳矩阵法在处理大型系统时效率较低。针对上述问题，通过阻抗聚合对s域节点导纳矩阵法进行优化，实现高比例新能源电力系统谐振稳定性的快速分析。首先，介绍了高比例新能源电力系统中典型元件的s域阻抗模型和传统s域节点导纳矩阵法的流程。其次，提出了不依赖聚合系统内部拓扑和规模的通用阻抗聚合方法，揭示了阻抗聚合系统谐振模态和节点电压振型的部分继承性，并引入区域可观度和区域耦合度指标以区分全局模态和局部模态。然后，提出了优化方法的节点编号规则和分析步骤，将全系统谐振稳定性分析转换为各子系统结果的集合，并从渐近时间复杂度角度验证了效率提升。最后，以浙江省某海上风电系统为例对其进行谐振稳定性分析，验证了所提方法的有效性。

综合能源系统的运行策略对实现系统内不同能源的优势互补至关重要，为此提出了基于膝点驱动的低碳工业综合能源系统多目标优化运行的日前调度策略。首先，建立了含自动流水线生产系统的“电-气-热”工业综合能源系统的数学模型；其次，以最小化工业综合能源系统的能耗成本与碳排放量为目标建立多目标运行优化模型；最后，设计膝点驱动的多目标优化求解方法。研究结果表明，膝点驱动的工业综合能源系统多目标运行优化策略可充分利用分时电价与系统内的可调度负荷实现系统的经济、低碳运行。

随着电力系统中新能源占比的不断升高，新能源市场化交易模式逐渐形成体系，不同比例的新能源、不同的出清模式都会影响现货电能量和调频辅助服务市场出清的结果。为此，总结了新能源参与市场的交易模式，对比分析了典型调频市场如美国PJM（Pennsylvania-New Jersey-Maryland interconnection）和美国CAISO（California independent system operator）的市场出清细则。在此基础下，为简化因单独核算机会成本导致的市场出清流程较复杂问题，构建了由机组在容量报价时自行考虑机会成本、并以机组申报的容量报价和里程报价作为出清排序依据的调频市场出清模型，并基于此给出了现货电能量和调频辅助服务市场顺次与联合出清模型。为研究不同机制下高比例和低比例新能源参与下的市场出清成本效益，构建了仿真算例进行对比分析，结果表明联合出清模式在高比例新能源背景下具有一定的优势。

随着南方区域电力市场建设的推进，跨省跨区电力交易规模逐渐扩大，未来计划和市场双轨制并存的格局将长期存在，其中合约电量的分解对市场运行和市场主体利益有重要意义。为了更好地促进发电商调度计划的实施、保证市场主体利益，提出了一种基于来水多区间不确定集的梯级水电站优先发电计划电量两阶段分解方法。在第一阶段的电量分解中，首先考虑丰水期和枯水期的来水特性，建立了丰水期-枯水期年度电量分解模型，实现年度电量到月度的“应季性”分解。然后以发电进度一致性为目标建立了基于进度系数一致性的月度电量分解到日模型。在第二阶段的电量分解中，考虑来水不确定性并将其描述为多区间不确定集的形式，从月度电量分解到日时间尺度入手，采用双层模型求解出第一阶段电量分解曲线覆盖下的保守电量分解曲线。最后，以云南省梯级水电站为例，分解得到了各电站的计划电量分解曲线和保守电量分解曲线，并对比分析了所提方法的有效性。

缺陷绝缘子检测是智能电网运行维护中的关键任务之一。针对航拍绝缘子图像中存在的多目标、多尺度检测难题，提出了一种基于改进CenterNet架构的缺陷绝缘子检测方法。该方法以无锚点检测器为基础框架，创新性地集成了三项关键技术：首先，设计了扩展特征增强模块，通过引入扩展卷积有效扩展特征感受野，显著提升了模型对多尺度目标特征的捕捉能力；其次，在网络中嵌入卷积块注意力机制，动态优化特征通道权重分布，既提高了检测精度又优化了计算效率；最后，采用多尺度特征金字塔结构，实现了多层次特征的融合与互补。实验验证显示，该方法在复杂场景下的缺陷绝缘子检测中表现卓越，平均精度达到95.17 %，各项指标均显著优于现有主流算法，充分证明了其在电力巡检实际应用中的优势。

目前山火影响输电线路间隙电场的模拟研究中，燃烧颗粒与导线间距和电场畸变效应的关系尚不明晰，同时没有考虑气象因素和植被特性对燃烧颗粒空间分布的影响。为此，搭建了基于模拟实验和真实场景参数的热-流场-电-粒子运动多物理场强耦合优化仿真模型，结合微观和宏观的角度分析山火导致输电线路电场畸变的内在机理。经过模型准确性验证，所提出的模型能从微观程度模拟野外不同阶段的火焰燃烧和输电线路间隙的颗粒运动，并为宏观角度分析植被特性以及气象因素对间隙绝缘性能影响提供理论支撑。结果表明：发生山火时导线表面的电场约为未发生山火时的7.14倍；燃烧颗粒与输电导线的间距会影响颗粒的电场畸变效应，当间距在0.2~0.15 m时最大电场畸变比和畸变范围开始显著上升并逐渐趋于稳定。植被特性以及气象因素通过改变燃烧颗粒在山火间隙的空间分布进而影响间隙的绝缘性能。研究成果有助于评估输电线路在山火灾害下的安全性，为应急响应策略提供理论依据。

由于无人机航拍巡检图像中绝缘子缺陷存在背景复杂、缺陷目标较小、不同检测目标尺寸相差较大等问题，目前的目标检测算法对此类目标识别时缺陷特征容易丢失，导致精度低且误识率高。为此，提出了一种基于改进YOLOv8n的输电线路绝缘子缺陷检测方法。首先，为了解决小目标绝缘子缺陷特征丢失问题，设计了PCFocalNeXt⁃C2f模块，并用其对YOLOv8n的Backbone进行优化。其次，为了解决缺陷目标的特征在多级传输中的信息丢失或退化问题，使用支持在非相邻层次上直接交互作用的渐近金字塔网络（asymptotic feature pyramid network，AFPN），对YOLOv8n的Neck进行优化。最后，引入损失函数Sigmoid⁃CIoU，对YOLOv8n中的损失函数进行优化，并采用Sigmoid⁃CIoU NMS获取检测结果，提升模型的鲁棒性。实验结果表明，所提出的算法相较于改进前的YOLOv8n，F1值提升3.3 %，平均检测精度mAP@0.5和mAP@0.5⁃0.95分别提高了3.8 %和6.1 %，同时参数量降低了23.9 %，证明了所提出的算法具有更优越的检测性能。

强电磁脉冲（high-altitude electromagnetic pulse，HEMP）的E1阶段场强高、上升时间快、持续时间短，通过变电站内部控制线缆耦合的能量对末端智能化设备造成损伤，因此对变电站内部控制线缆的HEMP耦合响应特性分析显得尤为重要。通过对典型变电站实际线缆工况开展调研，仿真研究了HEMP环境下站内开关量和模拟量传输线缆的末端耦合响应水平。当屏蔽层不接地时，线缆末端会感应到大约70 kV的高电压，芯线接地时短路电流为4 A左右，屏蔽层的接地电流幅值大约为60 A。最后搭建了双锥-线栅天线作为水平极化HEMP模拟器对控制线缆进行了现场试验与仿真结果进行对比，验证了仿真方法的有效性。