随着现代电力系统的维数不断增高,非线性不断增强,电力系统稳定性的问题也得到越来越多人的重视。如何确保电力系统始终处在安全稳定的状态下运行是一项重大的研究课题。据统计,在全球范围内因电力系统发生失稳而引发的事故,多数是因为其暂态稳定遭到破坏。因此,暂态稳定控制是电力系统稳定运行的第一道防线。在暂态稳定控制研究的领域中,始终存在着一个难题,即相关函数的构造。例如,直接法构造暂态能量函数时存在模型简单且一般为二阶经典模型、高阶多机电力系统模型中并没有统一的方法来求取系统首次积分等问题;广义Hamilton系统控制法中,如何根据电力系统复杂的非线性模型构造出合适的Hamilton函数,进而完成Hamilton实现也是较为困难的事情,目前并没有统一的方法来解决,大多是通过数学经验来完成构造。针对上述问题,本文以分析力学中的方法为基础,对多种电力系统微分方程模型进行了深入研究,主要工作包括以下五点:(1)为采用分析力学中的方法来解决微分系统中的难题,通过变分法,给出了二阶微分方程自伴随的条件,并由该条件推导出一阶微分方程的自伴随条件。以所得自伴随条件为基础,给出微分方程对应的力学化方法。由于电力系统中的模型多为复杂的非线性系统,无法完全力学化,故引入广义力Q,实现系统的部分力学化,为后续研究打下基础。(2)将Noether定理首次应用于电力系统领域,提出了一种可广泛适用于任意阶多机电力系统模型的暂态能量构造法。在进行理论推导时,从n阶微分方程组出发,通过无限小变换求得n阶多机电力系统模型的首次积分,即系统的能量函数。因此该方法具有高度的统一性与良好的通用性。(3)在WSCC 3机9节点的系统模型下,探究了暂态过程中,经典二阶模型的能量函数曲线变化特性。进而研究以本文所提新方法所构造的三阶电力系统暂态能量函数,在稳定状态与失稳状态时的变化特征,验证本文所提构造暂态能量函数新方法的正确性。(4)将微分方程力学化方法与广义Hamilton系统控制理论相结合,提出了一种用于构造控制所需Hamilton函数的新思路。通过将非线性系统模型的部分Hamilton化,直接得到所需函数,进而完成Hamilton实现。(5)根据本文所提构造Hamilton函数的思路,提出了基于广义Hamilton系统控制理论的多机电力系统励磁控制策略,在IEEE 14系统模型下进行了三相短路接地故障仿真,验证了该控制策略的有效性。并将此方法进行推广应用,提出了针对双PWM永磁直驱风机的控制策略,并在Simulink中进行了仿真。与传统的PI控制相比,所提的控制策略具有更加良好的控制效果。本文主要研究的能量函数构造法,不仅解决了没有统一方法构造二阶以上复杂多机电力系统能量函数的问题;也为广义Hamilton系统控制理论中,Hamilton函数的构造及实现提供了新思路。此外,本文所提的能量函数Noether构造法也可为稳定域的研究提供重要参考。