现代电力系统的一个重要特征就是分区互联运行,负荷频率控制对于保证多区域互联电力系统的稳定运行具有重要意义。本文研究了自抗扰控制（ADRC）方法在单区域和双区域电力系统中的应用。自抗扰控制是由韩京清教授提出并在2009年由高志强教授推广的先进控制方法。本文改进了自抗扰控制器的参数优化方法,并与其他控制器的性能进行比较。以下对本文所做的工作进行详细介绍。首先,负荷频率控制存在很多问题,在一个综合电力系统中,在频率偏差和连接线都存在电力负荷需求的不确定性。负荷频率控制的目标是减少区域频率和连接线能量的瞬时变化,并将它们保持在稳定状态。此外,电力系统模型的不确定性和外部扰动给负荷频率控制器的设计带来了严峻挑战,因此本文描述了基于自抗扰控制方法的负荷频率控制的比较性考虑。自抗扰控制对被控对象模型的信息要求不高,对干扰和不确定因素具有鲁棒性。粒子群优化算法（PSO）和细菌搜索优化算法（BFO）用于获取基于PID的负荷频率控制器参数最佳值。仿真结果表明,在频率偏差和调节时间方面,自抗扰控制可以获得比基于细菌搜索优化算法和粒子群优化算法调参的PID更好的性能。其次,在这项研究中,通过万有引力搜索算法（GSA）和粒子群优化算法对自抗扰控制器进行了改进,以确定单区域电力系统负荷频率控制中的最佳控制器参数值。考虑单一的非再热机组,对基于粒子群优化算法和万有引力搜索算法调参的ADRC控制器进行设计,并比较了 ADRC-GSA控制器、ADRC-PSO控制器和经典ADRC控制器的性能。仿真结果显示,与ADRC控制器和ADRC-PSO控制器相比,ADRC-GSA控制器提供了更小的超调量和更短的稳定时间。第三,电力系统内存在许多问题,如负荷与发电量不匹配。由于负载的变化,电网会出现频率偏离其期望值的情况。这种变化会影响系统的运行和稳定性,从而导致机组损坏或电网崩溃。为了解决这个问题,负载频率控制有两个目标:一是将频率保持在设定值,二是保持连接线之间的功率交换。在本研究中,将自抗扰控制理论应用于负荷频率控制问题,基于使用MATLAB/Simulink搭建的两区域电力系统的仿真结果表明,与模糊逻辑控制相比,本文所提出的控制方法有明显提高。然后,由于阻尼的限制,在临界和动态变化的负载条件下,可再生能源渗透的电力系统是一个复杂的非线性系统,连接线的有功功率和频率的根本差异。电力系统中的发电和需求平衡点因紧急情况而移动,采用普通的控制技术很难重新建立一个可接受的平衡点。将电容器储能系统与先进的控制方法相结合,能够为增强电网阻尼和改善频率调节性能提供了一个行之有效的解决方案。在本文中,万有引力搜索算法被应用于负荷频率控制的自抗扰控制器的参数调整,研究对象是一个由光伏系统、非再热机组和电容器储能系统组成的两区混合系统。最后,为了有效地调整控制器参数,本文选取了一个时域目标函数。基于调节时间和其他指标,在配备与不配备CES的测试系统,分别将提出的GSA-ADRC控制器与萤火虫算法-PI控制器和遗传算法-PI控制器的性能进行比较。仿真结果表明,提出的GSA-ADRC控制器与电容器储能系统结合的性能优于上述的PI控制器。