随着大电网互联、远距离输电成为当代电网的发展趋势,电力系统结构日益复杂,低频振荡时有发生,为了提高系统正常运行的稳定性和安全性,急需解决这个问题。目前,基于线性化模型的低频振荡机理得到深入的研究,但仍无法解释部分低频振荡现象。作为典型的非线性系统,电力系统自身的非线性在特定情况下将引发混沌,表现为一种非周期的无规则低频振荡。由系统自身非线性引发的这种低频振荡,难以被传统线性控制方法抑制。因此,基于混沌理论分析电力系统混沌现象时的低频振荡特性,并设计非线性控制器,对维持电力系统的稳定运行具有重要的意义。本文基于混沌理论,对电力系统产生混沌的条件以及处于混沌状态电力系统的低频振荡特性进行研究。在此基础上,以实现抑制低频振荡为目标设计控制器。主要包括以下内容:首先,介绍电力系统低频振荡机理,重点阐述混沌理论与分岔理论,总结混沌的特性及判断方法。以Lorenz系统为例,通过MATLAB仿真说明混沌系统特性。其次,以电力系统非线性模型为研究对象,采用Melnikov法求解电力系统混沌条件,以最大Lyapunov指数、庞加莱截面图为依据,对系统是否混沌进行定性判断。通过时序图、分岔图、吸引子相图等分析电力系统混沌状态的低频振荡特性,展现系统随外部扰动幅值、系统内部参数的改变从稳定运行到失稳的过程。仿真结果指出,当外部扰动幅值较高、内部阻尼较低或输入机械功率较大时,系统均可能出现混沌。最后,本文采用滑模变结构控制法设计低频振荡控制器。考虑到滑模变结构控制存在高频抖振的缺点,论文对此方法进行改进,利用模糊控制优化滑模控制趋近率参数,使控制器参数能够随系统状态的改变而动态地调节,在加快趋近过程、保留滑模控制鲁棒性的同时,削弱高频抖振。理论分析和数值仿真结果表明,该控制器能够有效抑制电力系统混沌,从而抑制低频振荡,使系统恢复稳定运行状态。