随着国家能源战略远景目标的部署,坚持电网变革与转型是促进节能环保与可持续发展的必然趋势。在可再生能源发电和特高压直流输电技术快速发展的双重驱动下,现代电力系统中各种形式的新能源并入电网,各区域电网间的直流异步互联进一步导致原电力系统的转动惯量下降,系统的频率稳定性降低。现代低惯量电力系统受功率缺额扰动后导致频率崩溃的事件频发,事故发生后一次调频未达到预期效果。基于同步相量测量单元的广域量测系统快速发展,实现了对电网数据的实时快速在线采集,为频率的在线分析与快速控制提供了基础。根据频率的在线分析结果,优化一次调频的策略为功率缺额导致的频率偏移提供新的抑制方案。本文的研究对扰动后的一次调频系统快速释放调节容量,降低频率偏移量、增加电力系统的频率稳定性具有重要意义。首先,本文对电力系统的一次调频系统模型中的主要模块的功能及建模过程进行了介绍。并介绍了BP神经网络、支持向量回归与克里金插值三种方法及其工作原理。为了验证并对比不同预测方法的精度及效率,本文首先选择了非线性度高的Schwefel标准测试函数作为测试目标,测试了三种算法。此外,还选取了IEEE10机39节点系统和中国某异步电网作为算例,分别使用PSS/E与BPA软件生成用于训练模型和用于评估预测精度的样本。在频率预测模型中,预测目标包括:功率缺额扰动后的最低频率与从扰动开始到最低频率所用的时间。通过后续的频率偏移抑制效果对比发现,三种频率预测方法的精度均满足一次调频优化控制的需要。依托对含有双目标的频率预测结果,本论文提出了两种一次调频的优化方案:第一种方案利用了预测所得扰动后到达最低频率的时间制定临时关闭一次调频死区的优化方案,使机组一次调频设备快速动作,及时释放有功功率;第二种方案使用了预测的最低频率与扰动后到达最低频率的时间两个目标,在原发电机调速系统的转速反馈环节增加了一个控制环节,使预测频率和反馈频率同时控制转速输入,提前释放机组一次调频容量,进而抑制扰动后的频率偏移量。然后使用单机系统、多机系统与中国某异步电网建立基于Matlab/Simulink的频率仿真模型,在原本一次调频模型基础上加入上述两种优化方案。通过仿真验证,两种方案均能在功率缺额扰动下,提前调整发电机功率输出,抑制频率的最大绝对偏移与综合偏移。最后使用粒子群算法对方案二的控制参数进行优化,经仿真验证,优化后的方案二有更好的频率偏移抑制效果。综上所述,本文的研究为现代电力系统扰动后的频率动态分析及控制提供了理论研究基础。