近年来,国内外发生的多次大停电事故严重影响了社会秩序和经济发展。研究结果表明,大停电往往是由连锁故障引起的,而连锁故障的成因和发展过程都比较复杂,并且其复杂性随着电网规模的增大而加剧。因此,论文从连锁故障的模型出发,针对电网连锁故障的产生机理及演化规律,构建了基于电气节点的电力系统元胞自动机模型,并将模型应用于关键节点辨识、切负荷控制措施以及电压分层控制措施的研究中。首先,利用元胞自动机理论建立了基于电气节点的电力系统元胞自动机模型,以电网中的节点为元胞,元胞状态考虑了电网的功率特性和电压特性,综合模拟线路过载和电压保护这两种连锁故障因素;元胞的演化规则考虑了相邻节点间的电气耦合关系,使元胞自动机的演化过程更符合实际电网故障的传递过程,并利用IEEE 39节点系统进行了仿真实验。对仿真结果分析,同样得到了电力系统停电事故的自组织临界特性,进而验证了模型的可行性。其次,基于电气节点元胞自动机模型进行了关键节点辨识,并制定了针对关键节点的切负荷控制措施。最后,根据电压等级,将电气节点元胞自动机模型划分为高压元胞层和低压元胞层,按电压等级由低到高,逐层对电气节点元胞自动机进行电压控制,保证元胞的电压在允许范围内,并基于GS电网进行仿真实验,验证了电压控制措施的有效性和可行性。