随着电力系统量测技术的发展和作为电网保护和控制支撑的信息技术的飞速进步，“基于测量，面向过程”的面向时间过程的分析方法愈来愈受到人们的重视。特征状态是面向时间过程分析方法中的一个重要概念，研究表明面向特征状态的分析可靠有效，时间过程特征状态的提出更将这一方法系统化，为面向过程分析方法提供一种可行的思路。为了对此方法的进一应用和发展，需要从数学上探究其原理。电力系统无功优化是在安全前提下取得良好的经济性，优化的目标本质上是能量损耗最小，因此对电网能量损耗进行准确的计算是必要的，建立能真正反映能量损耗的无功优化模型也是必需的。　　首先，在给出过程状态特征化定义的基础上对过程状态特征化方法的数学原理进行了证明，推导过程表明特征状态不是唯一的，并且针对不同问题特征状态的求取方法各有差异。将过程状态特征化方法运用于输电系统的能量损耗计算，详细推导了计算公式和给出计算步骤，并给出算例。计算结果表明过程状态特征化方法有效可靠。　　其次，为建立能量损耗的无功优化模型，在基于时间过程划分的基础上，结合网损灵敏度的概念提出能量损耗灵敏度的定义，详细推导了四种能量损耗灵敏度的计算公式，给出了计算结果，并比较了其和经典网损耗灵敏度的区别和联系。　　最后，基于能量损耗灵敏度系数，结合动态优化静态化的面向时间过程分析思想，建立一种无功优化模型，该模型采用线性规划模型，并采用原-对偶仿射尺度内点算法对所建立的模型进行了解算。　　研究表明过程状态特征化方法，理论可靠，并且其将动态问题转化为静态问题，不仅模型得到极大的简化，计算速度提高，并且准确性能也得到保证。用过程状态特征化方法建立的能量损耗灵敏度的无功优化的线性模型简单，并且极大程度体现了能量损耗的优化目标，结果有效可靠。