城市电网是现代电力系统的重要组成部分,担负着保障城市经济发展和居民生活的重要使命。我国城市电网正发展成为电力服务多样化、需求侧响应复杂化、电力设备物理-信息高度融合的复杂工业系统,其规模迅速扩张、结构日益复杂、技术不断改进、运行灵活多变。一旦城市电网遭到各种故障的冲击,将可能引发大面积停电,给城市用电用户甚至国家带来严重危害。由此对城市电网的故障安全辨识、管控和恢复带来了严峻挑战。亟需高效、可靠和安全的信息接入方式,实现电网实时监测、评估和辅助决策的一体化智能控制。论文以适应城市电网安全防护需求为目标,以信息接入技术为手段,围绕城市电网故障风险评估及故障恢复若干关键技术开展研究,对电网的安全、高效、经济运行具有重大深远的意义。在城市电网故障风险评估方面,围绕城市电网故障风险评估体系、风险评估基础信息的接入与处理以及风险高效计算方法展开研究。针对城市电网运行特点及调度运行部门关注问题,提出了涵盖设备故障直接损失、电网安全裕度、电网结构完整性及电网负荷损失的风险指标体系。根据风险指标的计算需求,从基础数据获取层面出发,研究城市电网风险评估的信息接入及处理方法:在分析总结风险评估概率及后果计算两方面信息需求的基础上,提出城市电网故障风险评估信息接入系统架构及其统一数据建模方法;为解决故障风险评估电网拓扑结构、运行方式等主要实时数据获取问题,充分利用电网自动化系统中现有的数据类型及数据组织形式,提出了公共信息模型解析及转换方法。在此基础上,结合各业务系统接入数据,形成应用于城市电网故障风险评估的数据库,为城市电网故障风险评估应用奠定数据基础。输电线路是城市电网的重要组成部分,其在线监测数据的获取是城市电网故障风险评估工程化应用中亟待解决的关键技术问题。现有输电线路在线监测通信存在运行费用高、偏远地域覆盖弱、新增设备接入困难以及电力数据安全性差等问题。在充分利用WSN(Wireless Sensor Network,无线传感器网络)和光纤构建电力通信专网的原则下,为解决输电线路狭长场景下链式无线通信网络末端数据负担大、延时高的问题,提出了输电线路在线监测复合通信网络构建模式。为确定复合通信网络中光纤通信接入点的位置和数量,兼顾通信网络设计的经济性和数据传输的实时性,提出了输电线路在线监测复合通信网络规划模型及其多目标优化决策方法。为满足城市电网风险评估时效性要求,围绕风险场景概率高效计算及筛选关键技术开展研究。从支路开断的角度,考虑故障引发的电网拓扑结构变化,提出计及断路器停运状态的故障场景概率计算模型,避免故障场景后果的重复计算,减少待分析风险场景数量;为解决组合爆炸导致的多重预想风险场景数量巨大的问题,提出故障风险场景的筛选方法,为实时电网故障风险评估奠定基础。在城市电网故障恢复方面,其关键技术一方面体现在电力通信发生故障时,能够实现保护、稳控等通信业务的快速恢复,降低灾变情况下的通信风险;另一方面体现在配电网发生故障时,快速而精确地确定故障位置,便于找到最佳转供电路径并尽快安排停运检修,最大程度减少配电网故障对用户的影响。为解决自然灾变情况下保护通信故障中断而导致保护退出的问题,利用输电线路在线监测现有的无线传感器节点,提出了纵联差动保护通信通道故障恢复方法。为满足纵联差动保护的通信需求,对无线传感器网络的数据帧结构、传输容量、数据同步方式进行了研究。考虑节点在灾变情况下的损毁概率,建立了保护通信通道的可靠性模型,提出基于全网络通信可靠性及成本最优的节点冗余布置方法,并采用蒙特卡洛模拟方法进行模型求解。针对现有以数据为中心的路由协议重新建立路由过程速度较慢的问题,提出了基于地理位置信息的表驱式路由协议,用于节点故障时路由路径的快速恢复,以满足保护速动性的要求。从信号检测、测点布置及定位算法等多方面围绕城市低压配电网单相接地故障精确定位展开研究,以便于故障快速恢复。为解决零模行波高频分量衰减严重而导致小波变换奇异点检测不稳定的问题,提出了小波变换奇异性检测中小波基的选取方法。为解决故障测距可能存在伪故障点的问题,考虑现有配电网行波测点的可接入位置,提出了能够完全辨识伪故障位置的测点布置方案。利用模量行波传输时间差的单端测距原理,提出了基于多测点信息融合的城市配电网单相接地故障精确定位算法:通过计算故障点到各测点之间的距离,结合网络拓扑结构信息和初始行波传播最短路径,确定故障区段;为克服某些测点不良数据的影响,提出了基于最小二乘估计的多测点信息融合及不良测距数据辨识方法,提高故障定位算法的精度和容错性。论文最后对所取得的主要研究成果及结论进行总结,并对未来研究工作进行展望。