由于国民经济的快速发展及能源和负荷的逆向分布,大型区域互联电网(如南方电网和华东电网)已成为一种必然的格局。随着电网规模的进一步扩大,全网范围的集中式优化调度将面临严峻的挑战,如大容量信息存储、大规模信息交换、实时信息传递以及超大规模计算要求等。此外,集中式优化调度还存在被调度者的私有参数容易暴露的问题。按照现有调度管理模式,多区域互联电力系统的优化调度问题(如经济调度、最优潮流和无功优化等)本质上是一个面向多个控制中心的联合优化调度问题,采用分解协调(即分布式)的求解方式是一条有效的实现途径。因此,研究面向多个控制中心的多区域互联电力系统分布式优化调度的数学理论和有效算法,具有重大意义。本文重点研究含连续控制的分布式优化调度方法和含离散控制的分布式优化调度方法,主要研究内容及取得的研究成果概述如下:首先,建立了交直流互联电力系统网省同步协调有功调度模型,该模型含全局不等式约束和全局等式约束,且考虑了输电线路有功损耗。根据交直流互联电力系统分层分区调度特点,构建其分层协调优化框架。为在日前计划层面实现交直流联络线交换功率计划和各省发电计划的协同,本文推导了一种含上层协调器的分布式内点法(DIPM)。在内点法的每次迭代中,将线性修正方程等价转化为对应的二次规划模型,再利用一种两阶段算法实现二次规划模型的分布式优化。证明了DIPM与集中式内点法(CIPM)数学上是完全等价的,并分析了DIPM的收敛特性。以一个修正的IEEE39节点交直流互联系统和某个实际4区域6056节点交直流互联电力系统作为测试系统,验证了所提模型及算法能实现联络线计划与发电调度计划的协调优化。其次,考虑不存在上层控制中心的情况,建立了多区域互联电力系统分散式最优潮流模型。为实现多区域最优潮流问题的分散式求解,通过设定一条串行的通讯网络,本文尝试将DIPM进行分散式改造,推导了一种不含协调器的完全分布式内点法(F-DIPM)。在内点法的每次迭代中,求解修正方程转化为求解含参数的二次规划模型,每个区域将获得的含参数的二次函数表达式传输到通讯网络中实现信息共享,从而求得各区域修正方程的解。论证了F-DIPM与CIPM之间的等价性。以3节点系统、四个IEEE标准测试系统和6056节点实际系统作为测试系统,仿真测试证明了F-DIPM继承了CIPM在求解非凸问题上的二阶收敛性优势,以及对互联电力系统网络拓扑及分区具有鲁棒性。再次,考虑一种点对点的通讯方式,建立了多区域互联电力系统分散式无功优化模型。由于可实现点对点通讯的分散式算法—交替方向乘子法(ADMM)通常只对凸优化问题才能保证收敛性及收敛后解的最优性,故本文尝试将ADMM嵌入内点法(IPM)中作为一个修正方程的求解器,推导了一种完全分散式内点法,即基于交替方向乘子法的内点法(IPM-ADMM),且仅需要相邻区域间交换信息。在内点法的每次迭代中,ADMM用于分散式求解由修正方程转化而来的二次规划模型,其凸性能确保ADMM能获得收敛解。若考虑存在离散变量的情况,仍可利用ADMM实现内点法内嵌二次罚函数每次迭代修正方程的分散式求解。通过对五个修正的IEEE标准测试系统和实际739节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性和有效性。最后,基于Ward等值原理,建立了含Ward等值参数的多区域无功优化模型,该模型中变压器支路用一种新的等值注入功率模型表示,可避免节点等值导纳矩阵在迭代中重复计算。为确保迭代中Ward等值参数的准确更新,有必要在该模型中引入边界电压耦合一致性约束,而且耦合一致性约束更能确保无功优化模型在使用Ward等值前后的等价性。基于完全分散式ADMM算法思路,设计了一种面向含Ward等值参数的多区域无功优化模型的分散式算法,即含Ward等值的交替方向乘子法(ADMM-Ward)。由于Ward等值参数的引入,区域网络联合其外部等值网络本质上是整个互联系统的一种简化网络,简化网络在物理上的完整性使得各区域子问题的可解性更容易满足,这将显著改善ADMM算法在求解非凸的多区域无功优化模型的收敛性。通过对五个修正的IEEE标准测试系统和一个实际739节点系统进行仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。