负荷频率控制(又称自动发电控制)实现区域系统频率和联络线功率稳定，是电力系统运行控制重要手段之一。在过去几十年中，负荷频率控制在理论研究和工程实践方面取得了许多进展。然而，在现代电力系统发展新形势下，负荷频率控制正在面临着新的挑战。这其中包括：1)电力市场新环境下考虑调频成本的有功分配策略问题；2)不确定性(有功扰动)增加引发的调频控制抗扰性问题；3)网络安全背景下的调频安全性问题。为此，在国家自然科学基金委和国家电网公司科技项目的资助下，本文研究了计及调频成本和调频控制性能的有功分配策略、主动扰动抑制负荷频率控制策略、负荷频率控制系统网络安全脆弱度评估以及检测策略等问题。论文的主要工作如下：
　　1.为了解决多种异质机组共同参与调频时的协调控制问题，分析了不同调频机组在调频控制性能和调频成本方面的差异性，提出了计及调频控制性能和调频成本的优化有功分配策略。首先给出了不同调频机组的系统模型，并通过基本控制性能指标分析调频控制性能差异性。然后，通过定义反映控制性能和调频成本的指标函数，建立基于仿真的有功分配优化模型。最后，通过第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解分配模型的帕累托解，并根据不同的工况得出最优有功分配方案。
　　2.为了减少不确定性有功扰动给系统有功平衡带来的影响，设计了基于主动扰动抑制原理的反馈+前馈复合型调频策略。首先建立区域有功控制系统模型，通过分析系统状态的可测性，分别设计系统状态全可测、系统状态部分可测和系统状态不可测三种情况下的有功扰动(系统状态)观测器。然后，使用有功扰动(系统)状态观测值，设计有功扰动抑制策略，将扰动对系统稳定性的影响消除在控制输出(区域控制误差ACE)通道，从而实现区域系统频率和联络线传输功率的稳定。
　　3.为了量化网络攻击给负荷频率控制系统不同元件造成的影响，建立了负荷频率控制系统网络安全脆弱度评价体系。首先给出了两种典型攻击模式；然后结合负荷频率控制系统的不同元件建立不同的攻击场景，并分析不同场景对系统有功平衡造成的影响。通过评价指标标量化攻击影响，并依据指标建立脆弱度评价体系。最后，从防御者的角度，给出基于分类器的网络攻击检测方案。
　　4.为了分析攻击者的攻击行为特征并设计更具针对性的防御方案，从攻击者的角度出发，给出了网络协同攻击策略和对应的攻击检测策略。首先定义了两类攻击手段：1)信息层数据篡改；2)远程负荷篡改。同时，定义了攻击者的攻击目标：1)系统频率偏移最大化；2)机组出力偏移最大化；3)网络攻击成本最小化。然后，根据攻击者对系统模型结构(参数)的可知性以及攻击目标类型，建立了协同攻击模型，并求解不同攻击模型对应的最优协同攻击方案。最后，给出基于阈值的协同攻击检测方案。