随着社会的发展,对电力系统的要求不断增加。从电力供应的稳定性,能源的清洁性,能源传输的广域性以及高压和特高压发展来看,影响电力系统稳定运行的主要问题是广域电力系统阻尼过低引起的低频振荡问题。实现广域电力系统的稳定控制前提是能够分析广域测量系统(WAMS)中的控制信号。在广域系统中包含有效、效信号和噪声信号数量庞大且种类繁多,并且信号传输一定程度上存在通信时滞,若不能及时反映系统状态并做出系统保护措施,会给广域电力系统阻尼控制带来严重的危害。同时考虑到了广域阻尼控制器也会受时滞等因素的影响,各地的一次设备也需要进行优化。因此,本文针对当前的3个研究热点问题进行深入研究。分别为电力系统广域时滞补偿,WAMS控制信号的优化选择以及广域阻尼控制器(PSS)优化设计问题。首先,本文考虑WAMS广域控制信号在系统控制中的有效性问题,重点研究PMU输入控制器的激励信号选择优化问题。首先建立广域电力系统闭环模型,提出一种基于核矩阵和卡尔曼滤波优化相结合的信号选择算法(Kernel Principal Component Analysis and Kalman Filter,KPCAK),该方法通过核矩阵的方式降维并通过核函数对信号进行选择,借助卡尔曼滤波器对选择出的有效信号进行优化;主要考虑对电流,电压及频率三种信号进行优化分析;最后以四机两区系统模型为例进行算例仿真,将优化选择后的信号与未经优化的原始信号进行对比,优化后的信号可以有效地抑制低频振荡,保证电力系统的稳定。其次,在基于上一章广域电力系统信号优化选择后,继续考虑广域电力系统在实际运行中存在的随机通信时滞问题。针对时滞补偿问题,首先建立广域系统时滞模型;基于数学模型t分布和改进Prony方法,提出了一种基于随机时滞的预测补偿方法,并给出该方法实现的整个步骤,该方法把时滞分割与预测补偿问题结合在一起,经过标准补偿效果评价指标可以得到一段时间内的时滞补偿数据并最终传输至控制器;最后,借助传统四机两区模型算例仿真,与传统Smith补偿方法进行了对比,控制效果提高了20%左右。然后,基于信号的优化选择和时滞补偿,考虑广域电力系统稳定器PSS的优化设计问题。首先建立广域时滞系统模型;其次提出基于权衡“阻尼-时滞”的方法,权衡阻尼控制器参数可以更加全面地调阻尼与时滞对控制器的影响;最后通过四机两区模型进行模拟仿真。仿真结果表明权衡算法设计的控制器在同等条件下能够提供更高的阻尼比,从而更好地达到初始阻尼控制器的控制效果,电力系统的稳定运行的时间提高了30%左右。最后,通过南方电网RTDS实验台对“云南-广州”电网对本文所研究的方法进行验证。RTDS实验结果与MATLAB离线仿真的结果基本一致。实验结果表明,本文所提方法从控制信号方面对广域电力系统阻尼控制进行了有效提高,从广域电力系统设备方面对电力系统稳定控制进行改善。