电力系统的稳定运行一直都是电力行业的学者与从业者一直所追求的目标,要保证电力系统安全稳定的运行,需要对系统的各项参数有一个比较明确的把握,其中很重要的参数就是电力系统的拓扑信息以及电力系统的运行频率。电力系统的拓扑信息对于电网的状态估计,最优潮流计算,实时意外故障分析以及安全性评估等等都具有重要作用,而电力系统的运行频率则直接在根本上决定了电网的安全性与稳定性。随着国内居民用电的不断增加,电网的规模在不断扩大,电网的结构也在不断复杂化,并且随着新能源发电技术的发展,诸如太阳能光伏发电,风能发电,潮汐能发电等这些新型发电技术在不断的融入现有的电网之中,这些新能源在提供环境友好型发电的同时,也带来了一些由于自身特性而产生的问题,例如它们的间歇性,不稳定性等。这些情况都会使电网的拓扑产生不确定性因素,另一方面,电力系统的运行难免会受到自然环境和人为事故的影响导致某些线路断路。这些情况都有可能导致电力系统的拓扑发生变化。这些情况倘若能够根据当前系统采集的数据,对拓扑进行辨识自然是最好的解决方式,但当这一方式不可行时,就要考虑在这种拓扑不确定性的情况下,依然保持电力系统稳定运行的问题。传统的电力系统拓扑辨识都是基于电力系统的稳态运行来进行的,但这种采样方式有一个明显的缺陷,电力系统在稳态运行时,其产生的数据之间差异很小,要获取足够多的有效辨识数据需要很长的时间。传统的电力系统频率控制都是基于确定性状态参数进行的,而实际上电力系统在很多时候存在一些不确定的参数,考虑在某些参数不确定性的情况下电力系统的频率控制更加符合工程实际。基于上述考虑,本文考虑电力系统的暂态动力学过程,基于暂态过程数据进行拓扑辨识,并在拓扑不确定性的假设下,对电力系统的频率控制进行了设计,通过挖掘数据之间的内在联系和分析电力系统动力学特征,实现了拓扑辨识和频率自适应控制过程。首先,针对电力系统的动力学特性与Kuramoto模型之间的等价性,结合复杂网络的相关理论,对电力系统的拓扑特征进行了动力学建模。基于该模型,对电力系统的拓扑特征进行了提取,介绍了基于压缩感知的拓扑辨识方法,再对电力系统拓扑不确定下的同步特性进行了初步分析,介绍了自适应控制的相关理论。其次,基于所建立的电力系统拓扑模型,将拓扑辨识问题转化为稀疏向量的估计问题,利用电力系统暂态过程产生的丰富数据,对拓扑辨识问题进行研究,并设计了加权平均策略,通过对冗余数据的利用,基于多次辨识结果,对辨识冲突的情况进行处理,提高了拓扑辨识的效率和准确度。此外,本文在IEEE标准测试系统中对所提辨识算法和策略进行了仿真验证,结果进一步证实了所提算法的有效性。再次,研究了拓扑信息不确定下的电力系统频率自适应控制问题。考虑到弱阻尼发电机和强阻尼发电机的不同特性,设计了不同的控制策略,对于弱阻尼发电机,在拓扑不确定性的情况下设计了一种能够补偿拓扑参数对同步过程影响的自适应控制器,还考虑了噪声对自适应控制器的影响,从理论分析和仿真验证两个角度对其进行了分析,证实了所提控制器的有效性。对于强阻尼发电机,对其进行了奇异摄动分析,将频率同步与相角同步的时间尺度统一,在此基础上对其设计了指数收敛的控制器,并对控制器的收敛速度进行了分析,从理论分析证明和仿真试验两个层面对所提控制器的有效性进行了验证。最后在基于频率同步控制的同时,设计了一种功率均衡策略,以牺牲一部分同步控制品质为代价,实现了发电机节点之间的功率均衡,进一步为电力系统的安全、稳定和经济运行提供了参考。最后,对全文进行了总结,并对未来将要展开的研究进行展望。