继电保护装置是电力系统安全稳定运行的重要保证。为了满足电力系统对继电保护装置提出的灵敏性和选择性要求,需要对继电保护装置的定值进行准确合理的整定计算。随着特高压技术的不断发展,我国逐步形成了复杂互联的跨区域电网格局,这对目前的整定计算系统在计算规模、计算效能和整定过程的自动化等几个方面都提出了更高的要求。本文以电力系统继电保护整定计算的优化方法为研究方向,研究内容涉及复杂环网中方向保护的解环优化、互感线路组运行方式变更时对节点导纳矩阵和阻抗矩阵的修改优化、继电保护整定计算数据一体化等三个方面,所做的工作和取得的主要研究成果归纳如下:提出了一种基于改进生物地理学优化算法的复杂环网方向保护最小断点集求取方法。在复杂环网方向保护整定计算中,最小断点集的确定是核心步骤之一。该方法改进了优化求解最小断点集的数学模型,提出了基于保护关联矩阵的约束处理方法。引入并改进了生物地理学优化算法实现模型的高效求解。算例仿真表明:与传统图论法和保护依赖函数法相比,本文方法能够有效减少最小断点集的维数;与基于遗传算法和粒子群算法的优化方法相比,本文方法应用于实际复杂网络时兼具收敛速度、鲁棒性和收敛精度等方面的优势。提出了一种基于最小保护依赖关系断开集的复杂环网方向保护整定计算顺序生成方法。为了解决现有基于最小断点集的方向保护整定顺序生成方法会断开较多保护依赖关系的问题,该方法建立了以全网方向保护整定计算所需要断开的保护依赖关系数目最小为优化目标的数学模型。为了实现模型的快速求解,进一步改进了生物地理学优化算法,为该算法引入余弦迁移模型、自适应迁移算子、自适应差分变异算子和多样化策略来增强算法的计算性能。算例仿真结果表明:与最小断点集法相比,该方法能够有效减少进行一次全网整定计算所需断开的保护依赖关系数量;与其他传统优化算法相比,自适应生物地理学优化算法在求解最小保护依赖关系断开集时有较好的鲁棒性、较强的收敛速度和较高的收敛精度。提出了一种适应局部网络拓扑变更的最小保护依赖关系断开集更新方法。该方法根据线路投退和母联开关开合后简单回路的变化特性推导了拓扑变更后保护依赖关系断开集的变化规律。依据保护关联矩阵和简单回路矩阵之间的等价关系,将保护依赖关系断开集的变化规律转换为保护关联矩阵的相关计算,实现最小保护依赖关系断开集的快速更新。算例仿真结果表明:该方法能够高效实现局部拓扑变更情况下的最小保护依赖关系断开集更新,可适用于继电保护在线校核、预警与整定系统中的整定计算顺序的生成。提出了一种以支路组为单位追加到节点导纳矩阵及节点阻抗矩阵的方法。在以支路追加法形成或修改节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵的过程中,互感支路的追加远比非互感支路复杂。该方法将互感支路划分为树支组、连支组和混支组三种类型,利用节点关联矩阵反映的支路电压与节点电压、支路电流与节点电流的关系,提出了将这三种类型的支路组整体追加到节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵中的计算方法。采用该方法进行互感支路追加能够有效统一互感支路和非互感支路的计算方法,使得计算过程简单统一,可有效地减少计算量,提高计算效率。算例仿真验证了该方法在追加互感支路组时的正确性和高效性。为了解决现有上下级电网及相邻电网间等值数据交互模式复杂且逐渐无法满足整定配合需求的问题,提出了一种继电保护整定计算数据一体化拼接方法,进行了整定计算数据一体化系统的构架和数据拼接方案设计。基于所提方法开发的电力系统整定计算数据一体化平台已在国家电网、南方电网、华中电网和西北电网的调度中心投入实际运行,实现了整定计算用数据的分布式维护,集中共享,可为电网公司继保从业人员提供更为全面的电网模型,从而提高整定计算的全面合理性。以南方电网和广东电网的数据拼接为例验证了该一体化拼接方法的有效性。