无功功率是交流同步电网中最重要的因素之一，它与电网的供电能力、电能质量、网络损耗、安全稳定运行水平等密切相关。电网中多数元件需要消耗无功功率，大多数用户负荷也需要消耗无功功率，这些无功功率必须从网络中的某个地方获得，而无功功率传输又有诸多的限制条件，这就引出了无功平衡与无功补偿的问题。在电网中完全不传输无功功率实际上是不可能的，除非在同一电网、同一电压等级的节点上无功功率的产生与需要量相等。因此，经常可以见到在同一电网的配电网络中使用并联电容器进行容性补偿，而在输电网络中又使用并联电抗器进行感性补偿，以实现无功功率分层、分区就地平衡。控制无功功率是保证供电质量的基本方法。为保证电网各枢纽点和用户侧电压在一定的范围内变化，需要对这些节点的电压进行适当的控制，而通过对输电网络中无功功率的控制，既可实现输电网络功率损耗最小，又可实现传输容量最大的目标。另外，从实质上看，交流网络输电中的电压稳定问题及电压崩溃问题还是无功功率控制问题。由于在交流同步电网中无功功率控制如此重要，因而无功功率控制与无功功率补偿是本书讨论的主要问题。无功功率优化是电网无功功率控制的理想方式，它是通过合理调节变压器的分接头及投切无功补偿设备，达到保持系统电压水平、促进无功功率合理流动进而减小系统有功功率损耗的目标。预定目标综合最佳的优化问题，属于多约束非线性组合优化范畴。近几年来，国内外对电网无功优化的研究已经非常深入和广泛，已提出的无功优化求解方法有二次规划法、动态规划法、内点法、灵敏度法和单纯形法，这些算法由于多数将离散变量作为连续变量处理，使求解时陷入局部最优且时间过长。目前，利用遗传算法求解非线性优化问题较为成功，但仍然存在收敛速度慢、交叉和变异概率低等问题。本书对上述问题进行了较为详细的论述。随着电网的不断发展，电网结构日趋复杂，无功调节手段数目多，相互影响大。这些因素导致电网电压/无功功率优化控制问题的规模越来越大，传统的电压/无功功率优化控制方法已不能满足电力系统实际运行的需求。有必要在继续增加本地无功资源、提高电压控制能力的同时，建设自动电压控制系统，以完善对电网无功电压分布的综合决策、调度和管理，优化调度现有的无功电压调控资源，提高系统满足电能质量、电网安全和经济运行等要求的能力，减轻运行人员工作量。而自动电压/无功功率控制系统（Automatic Voltage Control,AVC）是利用电网实时运行数据，从整个系统角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发各个子站装置，以电压安全和优质为约束，以系统经济性运行为目标，采用连续闭环进行电压的实时优化控制，解决了无功电压协调控制方案的在线生成、实时下发、闭环自动控制等一整套分析、决策、控制、实时追踪的问题。AVC能够有效地克服电网无功电压控制中存在的不足，解决电网当前和未来面临的电压控制问题。随着电力领域新技术的发展，电力系统的无功功率控制技术得到了进一步丰富和提高。利用普通晶闸管相角控制的柔性输电技术，对电网有功功率、无功功率进行快速、灵活调节的技术已经发展了几十年且已经成熟，国外应用早且较为广泛。近些年来，国内在220 kV、500 kV和750 kV交/直流输电工程中重点推广应用了串联补偿、可控串联补偿、静止无功补偿和可控电抗等输电新技术，以不断提高我国电网输电能力和安全可靠性。本书由刘建英、张帆老师任主编，王飞和孟建平任副主编。本书项目一由王飞编写，项目二、项目七由刘建英编写，项目三、项目四由张帆编写，项目五、项目六由孟建平编写，林兆明参与编写部分章节，同时，感谢李娜及陈利平对本书的审稿工作。由于编者水平有限，书中不当之处在所难免，敬请广大读者指正。