电网电压控制和无功优化是提高电压合格率,降低有功网损,保证电网安全运行及优质经济运行的有力措施。借助调度自动化系统,电网自动电压控制(AVC, Automatic Voltage Control)系统能够通过控制变压器有载分接开关的调节及无功补偿设备的投切,实现对全网各节点电压及无功潮流分布的集中优化自动控制；因此,建设AVC系统并早日投入工程应用具有重要的现实意义。本文依托天津城南电网的AVC系统,详细阐述并分析了AVC系统的具体实现过程、工程应用及应用效果。首先,在介绍变电站常用调节手段调节电压无功的基本原理的基础上,介绍了常规的采用九区图控制原理的变电站电压无功综合控制(VQC, Voltage Quality Control)装置并指出了城南电网VQC装置的现状。然后,阐述了AVC系统实现全网无功电压优化控制的原理及控制目标和范围；并结合实际区域电网情况,优化调整了AVC系统的控制策略及安全策略。其次,建立了详细的AVC系统实现无功电压优化的数学模型的目标函数、约束条件及计算流程；考虑到工程实用性,给出了无功电压优化控制的数学模型的快速求解算法和求解策略。最后,介绍了城南电网AVC系统的基本情况及主站软件的主要功能,分析了系统的运行应用效果并指出了其存在的部分问题；并用一个仿真算例计算说明了AVC系统相较于VQC装置能够实现区域电网的无功电压最优。