随着现代电力系统网络规模的不断扩大，电网互联程度的提高和运行方式的多样性，电力系统的运行和控制变得日益复杂。FACTS控制器是增强输配电系统的可控性和灵活性，提高运行的稳定性和经济性的有效技术手段。随着FACTS装置在电力系统中的广泛应用，研究FACTS装置的控制方法以及FACTS装置的协调控制问题具有重要的意义。第一，互联电网的增多使得大系统之间的功率振荡现象时有发生，系统小干扰稳定性问题更为突出。基于FACTS装置的阻尼控制器设计及阻尼控制策略的研究成为重要的研究领域。第二，FACTS装置能够实现电压控制、潮流控制、无功补偿、阻尼振荡等多种功能，其阻尼控制策略需要考虑对其他控制目标的影响，即单个控制器的多目标协调问题。第三，随着电力系统中控制器数量和种类的增多，控制器之间的交互影响可能会影响彼此的控制效果，在设计控制器时应予以考虑，即多个控制器的协调控制问题。生物免疫系统中蕴涵着丰富而高效的信息处理机制，可以有效地处理人体内部和外界环境的各种扰动和不确定性情况，是复杂的自适应系统。工程中的控制问题与免疫系统的应答过程有许多相似之处，免疫调节机制和基于免疫网络的多抗原多抗体协调机制对于FACTS控制器的设计和协调控制有很强的启发性和借鉴意义。本文主要围绕基于FACTS装置的阻尼控制器设计以及基于人工免疫调节机制的FACTS装置的控制策略来开展工作，全文包括以下几部分内容：第一部分用转矩分析和能量函数分析两种方法分别解释了FACTS阻尼电力系统功率振荡的原理，并提出了相应的阻尼控制策略。首先，在电力系统线性化模型的基础上，分析了安装FACTS装置前后发电机的电磁转矩的变化，从阻尼转矩分析的角度说明了抑制功率振荡的原理。然后，定义了区域间功率振荡的能量函数，它的大小可以看作是系统在动态过程中偏离事故后稳定平衡点的程度，其值越小，说明系统越逼近稳定状态。分析了功率振荡过程中能量函数的变化，提出了衰减振荡能量的阻尼控制策略，目的是使系统暂态能量以最快的速度归零，即回到故障后的稳定平衡点。并提出了SVC和TCSC两种常用的FACTS装置的阻尼控制策略。第二部分采用Prony分析辨识系统传递函数，用补偿留数相位的方法设计FACTS阻尼控制器，提出了输入信号的选择方法。在应用Prony方法对电力系统仿真信号进行分析的过程中，选取特定形式的小扰动作为输入信号，根据对应的输入、输出信号中包含的模态的关系，推导出系统的传递函数。根据传递函数可以得到系统的主导振荡模式及留数等信息，避免了复杂的特征值分析。在此基础上采用补偿留数相位的方法设计阻尼控制器，配置控制装置的内部参数。针对区域间振荡在不同的运行方式下，两区域间的功率传输可能为双向的，提出了输入信号的选择不但要考虑留数模的大小，还要考虑在不同的运行方式下留数相位的变化，以保证控制的鲁棒性。并提出了根据传输功率水平调整控制器增益的方法。所提出的设计方法，不涉及控制装置的内部结构，适应性强，避免了复杂的特征值计算，易于实现。仿真研究表明，用Prony分析辨识得到的系统模型与实际系统的幅频、相频特性一致，适合用于阻尼控制器的设计。对TCSC阻尼控制器和SVC阻尼控制器阻尼区域间功率振荡进行时域仿真研究，仿真结果表明在各种运行方式下，都能够有效的抑制振荡，有较强的鲁棒性。与固定值增益的阻尼控制器相比，采用在线调节增益的控制器有更好的阻尼控制效果，特别是在轻载的情况下，阻尼的改善更为明显。第三部分基于免疫调节机制设计了人工免疫控制器和免疫FACTS控制器，实现了阻尼控制与基本控制目标(电压控制、潮流控制等)的双重控制目标的协调控制。分析了生物系统的免疫应答过程中T细胞的调节机制，和免疫应答的数学模型。根据控制问题的特点加以改进，设计了人工免疫控制器，研究了控制器参数的作用。模拟T细胞在免疫应答不同阶段的作用，构造了反馈调节函数，根据系统当前状态和控制效果，通过反馈进行实时调节，实现单个控制器的双重控制目标的协调。结合衰减振荡能量的控制策略，将人工免疫控制方法用于FACTS阻尼控制器的设计。以TCSC和SVC免疫阻尼控制器为例，进行仿真研究，结果表明在有效阻尼功率振荡的同时，保证了TCSC的潮流控制，SVC的电压控制的效果，实现了控制器多控制目标的协调。第四部分介绍了独特型免疫网络，以及在此基础上的多抗原多抗体之间的协调作用机制，提出了多个控制器的协调控制策略。首先，借鉴免疫系统中对不同抗原的免疫应答具有不同的响应强弱，提出抗原耦合控制策略，在多变量控制系统中，根据不同控制通道对于系统总体控制性能影响的大小，调整控制器的输入信号，使控制系统能够尽快消除被控状态量的偏差。然后，采用相对增益矩阵方法分析控制器之间的交互影响，若某控制器的闭环运行降低了其他控制器的控制效果，则将前者的输出视为后者的扰动，借鉴免疫系统中多抗体之间的相互作用原理，提出抗体反馈耦合控制策略。上述两种控制策略共同构成了免疫协调控制策略，利用多变量控制系统中各控制通道之间内在的耦合关系，实现多控制器的协调控制。采用基于免疫网络的协调策略，对TCSC和SVC控制器，以及SVC与励磁进行协调控制，仿真结果表明与各个控制器单独控制相比，免疫协调控制能够提高系统整体的控制效果。