随着电网规模不断扩大和结构日益复杂,其安全稳定运行的压力也日益增大,对电网安全综合决策支持系统也提出了更高的要求。然而,作为主要辅助决策工具的能量管理系统并不能完全满足新环境对电网安全运行决策的要求,其应用范围和决策的智能化水平都有待提高。因此,对电网安全综合决策支持系统的研究具有十分重要的理论和实际意义。本文设计了系统的体系结构,研究探讨了其相关理论和关键技术问题,并指导、应用于工程实践。本文首先提出了多层次综合决策支持系统的设计思想和功能框架。从电网运行状态和应用模式两个角度设计了电网安全运行多层次综合决策支持系统的体系框架,然后按照电网运行状态变化的演进过程将电网运行状态划为正常运行期、故障发生前的告警征兆期、故障发生后的诊断辨识期和故障恢复期等四个阶段,针对不同阶段设计了安全预警、智能告警、故障诊断和故障恢复等四个决策支持子系统,并按照其应用模式或目标电网不同将决策支持功能分别应用于实时态、研究态、规划态和培训态,实现了电网安全运行多层次的综合智能决策。然后研究了安全预警、集控报警智能分析、故障诊断与辨识、故障恢复等子系统和电网规划分析决策支撑平台的相关理论和关键技术,并结合实际课题对其中部分功能进行了开发和工程实践。安全预警方面,针对地区电网的实际需求,结合实际研究课题,在地区电网中实现了在线安全预警功能,并投入实际应用,提高地区电网的安全运行水平。故障诊断方面,首先提出了分布式的电网调度集控报警事件智能分析系统的结构和功能框架,然后分别针对SCADA数据的不确定性提出了将信息理论与专家系统相结合的故障诊断新方法,针对同时拥有SCADA和保信系统故障信息的多数据源的情况提出基于完整证据链和保护信息模型驱动的双数据源故障诊断新方法,并通过电网运行的实际算例验证各算法的有效性。故障恢复方面,提出了适合于地区电网输电网特点的基于专家系统的故障恢复处理方法,结合地区电网的特点,将故障恢复抽象为局部负荷丢失后的恢复问题,提出了一种适合于辐射状电网的基于广度优先搜索的故障恢复新算法。通过电网运行的实际算例验证算法的有效性。最后,提出了电网安全运行多层次综合决策支持系统规划态支撑平台和应用功能的架构设计和实现方案,结合实际课题开发、实现了基于EMS的规划平台及应用扩展,并在地区电网中投入实际应用,为电网的科学规划提供了有力的技术支撑,促进了坚强网架结构的建设,进而保障了电网的安全稳定运行。电网安全综合决策支持系统是对现有的调度控制中心功能的重大扩展,是新一代调度自动化系统的主流发展方向,在互联大电网中,具有十分广阔的推广应用前景。本文的研究工作为地区电网新一代多层次综合决策支持系统的建立提供了理论参考和实施经验。