电网系统的互联趋势、电力系统物理复杂性与电力工业的市场运行机制使得电网的安全稳定面临着巨大的挑战。电网的互联提高了运行的经济性，但区域电网之间的弱联系削弱了系统的阻尼，系统低频振荡成为了电力系统运行和规划中需要考虑的重要问题。PSS和HVDC的功率调制、FACTS的辅助控制均可以有效地抑制低频振荡。但控制规律的推导、多控制器的协调与参数优化是艰巨的任务。特别是在导致大面停电危机的级联故障下，常规的在某一运行点应用线性理论所设计的控制器无法适应电力系统平衡点的急剧变化。因此，针对多区域电力系统的复杂稳定问题的分析与控制仍然存在大量的理论和工程课题，从而成为学科研究的热点和难点。 先进的非线性鲁棒自适应控制理论与广域测量技术的有效结合，可以实现对大范围电网的协调与控制，防止电网的崩溃与大面积停电事故。本文针对互联电力系统中的区域振荡问题，以各种类型的FACTS装置为对象，进行了基于WAMS的新型控制器设计、协调与参数优化工作。主要研究内容包括： (1)提出了基于WAMS信号的区域COI跟踪思想，即通过驱动各互联区域的动态惯量中心至统一平衡点从而保证系统同步稳定。讨论了采用区域COI信号作为统一控制信号的可行性并评估其优点。 (2)应用区域COI跟踪思想和先进的控制理论，采用逆推法设计了新型的TCSC调制控制器来抑制区域振荡。首先，推导了全系统在COI坐标下的标准模型。然后，考虑到系统的未知扰动与模型误差，要求控制器具有较强的鲁棒性；同时，针对互联系统的阻尼参数难于测量，要求控制器对未知参数具有自适应能力。采用逆推法将鲁棒控制和自适应控制理论相结合，通过逐步构造系统的李亚普诺夫函数，保证系统的全局渐进稳定。仿真结果表明，新型控制器在部分系统参数未知的条件下能快速有效地阻尼区域振荡，显著地提升联络线的输电能力。 (3)提出了一个基于区域COI跟踪的控制策略来解决多区域电力系统中多控制器的设计与协调优化问题。对一类的三区环网系统，在COI坐标下将其规范为标准模型。通过划分子系统的办法，将全系统转化为两个相对独立的标准子系统。对子系统先进行设计，然后通过联立虚拟控制量推导了进行过协调的实际控制规律。仿真结果表明在连锁故障下控制器仍能良好地适应系统稳定平衡点的大范围变化。 (4)对并联型FACTS元件STATCOM进行调制控制研究，用于阻尼区域振荡。推导了STATCOM的机网计算接口；将区域COI跟踪思想引入，转换为标准系统后，采用逆推法做相似的控制规律推导。在一个两区域互联系统中，检验了STACOM新型控制器的有效性。 (5)分别采用了剃度下降法、遗传算法以及序优化遗传算法对控制器参数进行优化。以所设计的TCSC非线性鲁棒自适应控制器为例，选取了关键参数进行全局协调优化。特别是序优化遗传算法，以“目标软化”的方式，提供了性能评估标准，解决了大系统下的参数优化问题。计算机仿真结果，也表明了通过参数优化将提高控制器的性能。 本论文的研究工作全面而充分地涵括了多区域电力系统下的FACTS非线性鲁棒自适应控制研究。提出了区域COI跟踪思想，解决了阻尼互联系统的区域振荡、多控制器的设计、协调与优化问题等突出问题。进行了详实的计算机仿真测试，仿真结果表明了所提出的模型的有效性、合理性和实用性。随着WAMS等测量技术的发展，本文所提出的新型控制器可能实现，将对电力系统的运行分析与评估具有重要的理论意义和实用价值。 本文的研究工作获得了国家自然科学基金重点项目(50337010)的资助。