对于多区域联结运营的电力系统,由于电力网络的开放准入,区域间传统的交易方法必须改变以适应电力市场。电力市场中的电力交易不是由成本决定,而是由价格决定的。当各区域的边际成本显著不同时,区域间就会发生电力交易以降低成本、提高利润。同时电力系统又是一个由不同类型的发电机组、众多变电所及电力负荷、不同电压等级的电力网络以及不同传输方式的输电线路(交流和直流)所组成的十分庞大而复杂的动力学系统,其各个环节与单元又具有复杂的动力学特性,这就决定了电力系统的数学模型是一个具有复杂非线性关系的高维状态方程组。因此,将非线性控制理论中的新研究成果与电力系统有机地结合起来,可以进一步提高和改善复杂电力系统运行的动态品质：1.基于三区域电力系统,考虑系统存在网络传输损耗,分析了电力市场条件下区域间的电力交易成本问题。基于改进的利润函数和成本最小化模型,给出了系统各区域取得最大利润的条件。随着输电网的开放,电力市场环境下面临着非常严峻的输电阻塞问题。如何在保证电网安全运行的前提下尽量减少阻塞费用是至关重要的。因此,将阻塞率因子(潮流百分比)直接引入输电阻塞管理的优化模型中,针对仅同时开放发电侧和负荷侧的情形,建立了新的阻塞费用优化模型。考虑发生最大输电阻塞时,也就是线路上的有功潮流即将超出最大安全裕度时的最小调整费用问题,有效降低了计算的难度和复杂度。2.研究了实时电力市场中输电阻塞管理的成本控制问题.考虑同时开放发电侧和负荷侧的情形,根据所建立的新优化成本模型。基于minimax思想和模拟退火算法,将实时阻塞管理问题转化为最大输电阻塞时调整费用最小的非线性规划问题,得到了全局最优解。并对负荷分别为982.4MW和1052.8MW时的模型进行仿真验证,结果表明该模型可以显著降低发电成本。同时由于随着负荷需求增加,阻塞费用也相应增多,采用有效的可中断负荷,有效的缩减和控制了调整费用。3.针对改进的输电阻塞优化模型,分别利用免疫和小生境遗传算法进行了寻优及求解。小生境遗传算法虽然可以更好的保证全局最优解,但是在节约成本方面免疫遗传算法更具有优势。仿真结果表明针对改进的优化模型,两种遗传算法都可以显著降低发电成本,有效的缩减和控制调整费用。同时相比上一章的模拟退火算法,小生境和免疫遗传算法在节约成本方面更有效。4.为进一步提高电力系统暂态稳定水平,在发生故障时,通过快速关闭汽轮机的调节汽门来瞬时减小原动机的出力,以求在故障扰动后,电力系统不至于失步。因此为了提高其可靠性,设计一个具有强鲁棒性的非线性汽门控制器是至关重要的。针对汽轮机调速系统,考虑发电机转子与汽门受到外界未知扰动,利用Backstepping方法设计了非线性干扰抑制控制器及参数替换律。仿真结果表明,通过与常规的非线性鲁棒控制器的控制效果进行比较,所设计的大干扰抑制控制器更具优越性。5.针对强非线性的再热式(Reheat-type)汽轮发电机组汽门控制,基于Backstepping方法提出了一种全程非线性自适应大干扰抑制控制方案。重点考虑发电机转子与汽门受到外界未知大扰动对系统输出的影响,利用minimax方法可有效降低以往由简单估计干扰上界或不等式放缩带来的保守性,从而确保汽门系统具有良好的鲁棒性和对大干扰的不敏感性。对单机无穷大系统进行仿真实验,结果表明这种控制方案可有效改善电力系统暂态稳定的动态过程。通过和常规非线性控制器做比较,所考虑的控制方案对大干扰更具优越性,控制器的设计过程简单直观。6.针对具有励磁控制和STATCOM的单机无穷大系统,基于Backstepping方法提出了一种非线性大干扰抑制控制方案。重点考虑发电机转子受到外界未知大扰动对系统输出的影响,所设计的非线性干扰抑制控制器可确保单机无穷大系统具有良好的鲁棒性和对大干扰的不敏感性。考虑系统受到短路接地故障或者发电机发生机械功率扰动等突发性大干扰的情形,对单机无穷大系统进行仿真实验,结果表明这种控制方案可有效改善电力系统暂态稳定的动态过程。最后对全文作出总结,并提出了下一步研究的方向。