نظریه­ ی بحران خودسامان­ده عملکرد سیستم‌های بزرگ و پیچیده را در شرایطی که سیستم نهپایدار و نه ناپایدار، بلکه به­صورت بحرانی پایدار است تشریح می‌­کند. در حالت برقراری این شرایط در سیستم قدرت، بعضی حوادث آغازگر هرچند جزئی می­‌تواند زنجیره‌ای از خروج‌های پی­ درپی تجهیزات سیستم، که عمده ­ی آن­ها خطوط انتقال هستند را به­ دنبال داشته باشد. در اثر وقوع خاموشی­های ناشی از خروج­های پی درپی، سیستم می­تواند دچار فروپاشی ولتاژ و خاموشی سراسری شود و یا با سامان­دهی مجدّد خود، در وضعیت پایدار یا پایدار بحرانی جدیدی استقرار یابد. براساس این نظریه، روش شبیه­ سازی OPA برای مدل­سازی رفتار سیستم قدرت در شرایط بحران خود­سامان­ده با همکاری چند مؤسسه­ ی تحقیقاتی معتبر پیشنهاد شده است. در این روش، تأثیر فرآیندهای بلندمدت تکامل سیستم، از جمله رشد بار و احداث خطوط جدید دیده می­شود. در کوتاه ­مدت نیز با انجام پخش بار DC در هر گام زمانی، که معمولاً یک روز است، تأثیر عملیات اصلاحی و مراقبت­های اپراتور در عملکرد بهتر سیستم،مانند جابجایی تولید و بارزدایی، به­ صورت احتمالاتی مدل و لحاظ می­شود. محصول این شبیه­ سازی،لیست خطوط خارج ­شده و سری زمانی بارهای قطع­ شده در خاموشی­ های احتمالی ناشی از خروج پی­ درپی خطوط انتقال است. با استفاده از این نتایج، تابع توزیع احتمال بارهای قطع­ شده، که معمولاً برای مقادیر کم از توزیعنرمال و برای خاموشی­ های بزرگ از ضابطه ­ی توانی پیروی می­کند، برآورد و انرژی تأمین­ نشده سالانه به­ عنوان ریسک خاموشی­ها محاسبه می­شود.

یکی از اولین کاربردهای مدل DC-OPA که در سال­های اخیر پیشنهاد شده است، استفاده از آن در برنامه‌­ریزی احتمالاتی توسعه خطوط انتقال (TEP) است. در این نوع برنامه­ ریزی، علاوه­ بر تأمین اهداف متداول در TEP کلاسیک، ریسک خروج‌های پی­ درپی خطوط انتقال و خاموشی­‌های ناشی از آن نیز کمینه­ سازی می­شود. در این رساله در ادامه و تکمیل روش مذکور، مدل رفتار سیستم قدرت به­صورت AC-OPA استخراج می­شود. این مدل با برنامه ریزی TEP کلاسیک ترکیب می­شود تا تأثیر دیگر جنبه­ های واقعی سیستم مانند رفتار توان راکتیو و پروفیل ولتاژ باس نیز در این برنامه­ ریزی لحاظ گردد. مدل ترکیبی پیشنهادی TEP-AC-OPAنام دارد و در یک فرآیند بهینه­ سازی چندهدفه برنامه ­ریزی توسعه خطوط انتقال را ارائه می­کند. در این برنامه­ ریزی، رشد بار پیش­بینی­ شده در افق برنامه با کم­ترین هزینه تأمین و در عین­ حال ریسک وقوع خاموشی­های سیستم در طول برنامه کمینه می­شود.

همچنین با توجه به مسائل اقتصادی، جغرافیایی و ملاحظات زیست­ محیطی که احداث خطوط انتقال جدید دربردارد، در ادامه، استفاده از ادوات FACTS به­عنوان جایگزین مناسبی برای احداث خطوط جدید مدّنظر قرار می­ گیرد. به­ این منظور، مدل بعضی از ادوات FACTS مرسوم و مناسب مانند SVC ، TCSC و UPFC درمدل AC-OPA پیشنهادی ادغام و مدل ترکیبی جدیدی به­نام FACTS-AC-OPA حاصل می­شود. این مدل می­تواند تأثیر حضور این ادوات، که بر مبنای اهداف معینی در یک سیستم قدرت نوعی جایابی بهینه و نصب شده­‌اند، در کاهش ریسک خروج‌های پی­ درپی خطوط انتقال را برآورد کند. بنابراین ابتدا با بررسی جنبه ­های اقتصادی و محدوده­ یعملکرد ادوات مختلف، TCSC به ­عنوان مناسب­ترین و اقتصادی­ ترین ادوات FACTS در کاهش ریسک خاموشی­ها شناسایی و معرفی می‌شود. سپس در یک برنامه­ ریزی دوسطحی سناریوهای برتر در توسعه و جایابی بهینه ادوات TCSC در دو الگوریتم جداگانه شناسایی و انتخاب می­شود.در یک الگوریتم، بهبود حاشیه بارگذاری سیستم قدرت به روش بهینه ­سازی محدودیت اپسیلون، و درالگوریتم دیگر، شناسایی و رتبه ­بندی خطوط آسیب­ پذیر از نظر وقوع خروج­هایپی ­درپی، با استفاده از مدل پیشنهادی FACTS-AC-OPA مدّنظر قرار می­گیرد. در مرحله دوم از هر دو الگوریتم، با استفاده از همین مدل پیشنهادی، تأثیر بلندمدت هر سناریو در کاهش ریسک خاموشی­های ناشی از خروج­های پی­ در­پی خطوط انتقال در شرایط بحران خود­سامان­ ده برآورد می­شود. درنهایت، جواب برتر در هر سطح بودجه­ ی در دسترس تا سقف معین، با تحلیل سود به هزینه از بین سناریوهای مختلف به­ دست­ آمده در هر دو الگوریتم مشخص و انتخاب می­شود. با شبیه­ سازی در سیستم‌ تست استاندارد 118 شینه IEEE، کارآیی و مقیاس­ پذیریالگوریتم­ها، مدل­ها و روش­های پیشنهادی در این رساله بررسی و با نتایج منتشرشده از اجرای روش­های مشابه که اخیراً در همین م