频率是电力系统运行过程中最重要的参数之一,而负荷频率控制系统是电力系统维持频率稳定性的关键环节,所以对该系统的研究具有特别的意义。为了提高负荷频率控制系统的可靠性,研究了基于解析模型的负荷频率控制系统的故障诊断问题。本文以包含扰动的负荷频率控制系统为研究对象,提出基于观测器的理论来对系统的执行机构出现故障时进行状态估计和故障检测,以及对执行机构进行了故障的重构。首先,本文根据电力系统运行过程中各个部件的基本原理,分别构造了发电机-负荷、原动机和调速器的传递函数,然后把这些部件结合起来建立了同时考虑系统发生故障和扰动情况下的数学模型和状态空间表达式。其次,构造出一个使残差对故障敏感,而对未知输入具有鲁棒性的全阶未知输入观测器,根据检测得到的实际输出和其估计值之间的差值来达到故障检测的目的。MATLAB仿真验证了该方法的有效性。然后,考虑到负荷频率控制系统中的不确定性以及外界干扰,全阶未知输入观测器无法实现对系统执行机构来进行故障的重构,给出了一种通过构造自适应观测器对系统执行机构进行故障诊断的办法。把李雅普诺夫函数当成观测器稳定性的判别条件,构造具有鲁棒性的自适应观测器,并针对系统进行了状态估计和故障检测;基于超螺旋算法,给出了故障估计的表达式,并将所提方法用于扰动负荷频率控制系统执行机构故障估计。MATLAB仿真验证了所设计观测器的有效性及可行性。最后,对本文所做的工作进行了总结,并对以后更深入地对负荷频率控制系统的研究进行了展望。