低频振荡已成为影响电网正常运行、抑制电力系统输电能力的主要原因之一。而广域阻尼控制器通过采用广域测量系统选择的广域信号产生一种附加励磁信号,可以有效地抑制区间低频振荡。但是广域信号测量过程中时滞因素的影响不可忽略,若时滞因素不能得到有效地处理,则会给广域阻尼控制器的控制性能带来很大干扰,严重地影响电力系统的正常运行。因此,本文在时滞电力系统建模、电力系统时滞补偿和广域阻尼控制器优化设计三方面做如下工作,对保证广域环境下的电力系统稳定运行具有重要的理论研究意义。首先,本文研究了考虑时滞因素的电力系统线性化建模问题。对于时滞电力系统模型,时滞表示为指数项,这给时滞环节的线性化带来了很大的问题。针对此问题,首先建立不考虑时滞的开环电力系统以及广域阻尼控制器线性化模型;然后利用Pade近似方法将时滞指数项近似转化为Pade有理多项式,建立时滞项的线性化模型,最后联立开环电力系统模型、广域阻尼控制器模型和时滞项模型,得到考虑时滞的闭环电力系统线性化模型,为研究电力系统时滞补偿及其广域阻尼控制器优化设计提供了良好的基础。其次,本文研究了考虑时滞的广域阻尼控制器优化设计方法。针对时滞项对广域阻尼控制器性能的影响,首先利用统一 Smith预估器对时滞环节进行补偿,根据开环电力系统模型计算得出统一 Smith预估器的表达式并加入所选择的广域反馈回路中,从而降低时滞项对广域阻尼控制器的影响;然后将综合考虑机电模式阻尼比与各发电机转速差的性能指标作为目标函数,确定待优化参数,从而建立广域阻尼控制器的参数优化模型。利用改进粒子群算法求解出最优参数配置,改善了传统粒子群算法容易陷入局部收敛以及初始种群质量的问题,直接有效地得到其参数的最优配置。最后以新英格兰10机系统模型为例进行算例仿真,验证了该方法的有效性。最后,本文研究了考虑模型失配的时滞电力系统广域阻尼控制器优化设计方法。首先根据线性自抗扰控制的原理,设计了一种结合线性自抗扰控制的统一 Smith预估器,从而弥补了统一 Smith预估器受模型失配影响大的缺点;然后对线性自抗扰控制器和广域阻尼控制器参数进行协调优化,根据线性自抗扰控制器参数整定规则确定了优化控制模型中待优化参数和取值范围;最后以新英格兰10机系统模型为例进行算例仿真,分别对比了增益参数失配、时间常数失配和时滞大小失配时统一 Smith预估器和线性自抗扰-统一 Smith预估器的时滞补偿性能,并且分析了不同程度的模型失配对系统的影响,验证了本文所提方法的有效性。