Sicherheit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit sind drei der wesentlichen Maximen für den Betrieb des Strom-Übertragungsnetzes. Der zunehmende Transportbedarf führt zu neuen Herausforderungen, so dass Maßnahmen der Leistungsflusssteuerung, des Engpassmanagements und der Höherauslastung des Bestandsnetzes entscheidende Rollen bei der Transformation der elektrischen Energieversorgung zukommen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Modellierung und Integration von Betriebsmitteln zur Leistungsflusssteuerung, von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssystemen (HGÜ) und kombinierten AC/DC-Systemen sowie eines innovativen Betriebsführungskonzepts zur optimierten Nutzung des bestehenden Netzes adressiert. Die Modellierung der sich ergebenden Optimierungsprobleme erfolgt in einer nichtlinearen mathematischen Optimierungssprache mit einem einheitlichen Modellierungsansatz für die Vielzahl der verschiedenen Betriebsmittel. Anhand von Anwendungsbeispielen wird die Leistungsfähigkeit der Leistungsflusssteuerung, des optimalen Betriebs von kombinierten AC/DC-Systemen sowie zur Ermittlung des optimalen präventiven und kurativen Maßnahmeneinsatzes im operativen Engpassmanagement dargelegt.