能源结构转型促使能源生产侧的可再生能源发电量持续增长,能源消费侧的用户电能替代率持续上升。在此趋势下,高比例的分布式可再生能源发电和电动汽车等主动负荷接入配电网,其固有的随机性、波动性和时空转移特性给传统配电网的安全经济运行带来挑战。传统配电网通常采用重构网络或闭环运行来增强自身主动性,然而无法避免增加系统停电时间和增大短路电流的缺点。柔性软开关作为一种基于全控型电力电子器件的配电网一次侧设备,取代联络开关接入不同馈线或不同电压等级的配电网之间,通过施以恰当的控制策略可以实现配电系统的优化运行与故障恢复。本文从装置级和系统级两个方面研究柔性软开关的控制策略与运行方式,主要研究内容如下:1.在柔性软开关的装置建模和控制策略方面:以双端背靠背柔性软开关为例,推导了电压源型换流器在三种坐标系下的数学模型,并用通用矢量描述了柔性软开关并网运行时的两种稳态矢量关系。按照并网运行方式的需求研究了电压源型换流器的功率控制和直流母线电压控制策略,按照一端离网运行方式的需求设计二阶高通滤波器并研究了无源逆变控制策略。针对柔性软开关适应多变运行场景的需要,提出了基于电压和频率的离网检测方法并设计了一种无需锁相环的并网预同步控制策略。搭建装置级仿真模型,验证了组合场景中的上层控制逻辑以及所研究的各类控制策略及其平滑切换,证明了柔性软开关在单个或复杂运行场景中都可良好地跟踪系统调度。2.在柔性软开关参与的配电网优化运行方面:对比研究了若干配电网典型潮流模型,得出了近似潮流模型计算结果普遍具有保守性且计算误差和负荷大小正相关的结论。进而采用配电网精确潮流模型和柔性软开关的有损数学模型,并对模型中的二次约束进行二阶锥松弛,静态算例表明柔性软开关可以显著改善系统电压分布并减小系统网损,动态算例表明其可以消纳并均衡分布式电源的波动性出力,同时两算例提示多端柔性软开关可在减小容量的情况下保持与相同总端口数的双端柔性软开关相当的性能。鉴于联络开关长期存在的现状,研究了基于改进模拟退火算法和基于混整二阶锥规划的网络重构模型,验证了后者性能明显更优;进而提出了柔性软开关和联络开关协同的动态联合优化模型,算例证明了柔性软开关在实现系统最优目标中发挥主导作用而并不需要联络开关的频繁动作,因此可提高系统稳定性并延长机械开关寿命。3.在含柔性软开关的配电网故障恢复策略方面:首先提出了柔性配电网故障恢复能力与故障位置紧密相关,并讨论了若干故障恢复情形,针对其中可有效恢复的情形,研究了按传统构造的故障恢复目标函数导致的最优解空间问题,为此构造了计及系统损耗的柔性配电网故障恢复模型。算例研究表明柔性软开关容量越大或受端换流器越接近失电区域的负荷中心则越有利于故障恢复;针对柔性软开关与网络重构协同故障恢复的两种细分方案,算例表明使网络重构至辐射状更有利于柔性软开关发挥性能。基于上述研究提出了计及分布式电源和负荷不确定性的柔性配电网自适应鲁棒故障恢复模型,采用列约束生成算法交替求解混整二阶锥规划形式的主问题和子问题;通过最坏场景测试和蒙特卡洛仿真验证了含柔性软开关的鲁棒恢复策略在抵御系统不确定性扰动、稳定系统性能以及改善电压分布方面的优势。