全国电网互联的成功实现,有着巨大的经济和社会意义,电网互联可以实现资源的大范围优化配置,提高系统发电和输电的经济性和可靠性。但是系统之间的互联又会引发许多动态稳定问题。国内外电网多次出现的低频振荡严重危及了电力系统的稳定运行,并引起电力企业和学术界的高度关注。经过广大电力工作者的不懈努力,已取得了一系列的研究成果,但仍有很多问题未能得到很好解决。如何很好地理解和解决低频振荡问题,在系统不断互联的今天显得至关重要。低频振荡的起因、机理,低频振荡的特征提取,低频振荡的抑制,都是急需解决的难题。本文查阅了大量国内外相关的文献资料并进行了分析与总结,在前人工作的基础上,从低频振荡的机理、模态辨识方法、低频振荡的抑制、综合预警及智能控制策略等方面对跨区电网低频振荡问题进行了系统深入研究,取得了相应的研究成果。论文在以下几个方面进行了重点研究：在低频振荡的机理研究方面,仿真验证了低频振荡非线性奇异机理和混沌机理；提出了低频振荡的谐振传播机理,利用北美系统和我国典型网架结构参数验证了所提机理的有效性。本文提出了保留发电机动态特性的断面潮流分析模型,能够简化暂态能量函数的计算。在该模型的基础上,将暂态能量函数方法用于低频振荡多重扰动的机理分析,利用临界能量的概念来解释低频振荡的多重扰动现象。多重扰动是时间上先后发生的扰动,该多重扰动最初发生的是一个小扰动,其后发生的扰动有的是小扰动,有的是为此小扰动而采取的一系列安稳措施,而安稳措施投入时本身就是对系统的一个扰动。多重扰动导致的低频振荡有时是发生在暂态稳定现象之后的,所以可以利用暂态能量函数理论分析低频振荡的多重扰动机理。从能量的角度来分析电力系统的低频振荡,可以在低频振荡的抑制、保证系统稳定性等方面得到一些有意义的指导策略。论文研究了低频振荡的模态辨识方法,基于实测数据对低频振荡信号进行数据挖掘,研究从实际振荡信号中提取所需要的模态信息。首先将原本用于机械自由振动的ITD方法和数字信号处理中的ARMA方法用于跨区电力系统低频振荡的模态辨识并进行了仿真验证,然后对矩阵束模态辨识方法进行重点研究,并分别基于主成分分析定阶的方法和基于奇异熵分析定阶的方法对基本矩阵束方法进行了改进,无论有无噪声,都能很快地确定模态阶数,自动剔除虚假模态,减少计算复杂度。仿真结果验证了本文所提的基于奇异熵分析定阶的矩阵束方法对广域系统低频振荡信号辨识的有效性和可行性。论文分析了低频振荡的抑制措施,认为发电机的励磁系统对于提高系统的稳定具有非常重要的作用,而且也是目前改善电力系统稳定性措施中,最为简单、经济而且有效的措施,进一步促进励磁控制理论研究和工程应用实践具有重大的现实意义。论文在分析比较一些常用的励磁控制算法的基础上,提出了不确定非线性系统Terminal滑模变结构励磁控制算法,详细推导了其设计原理、设计过程,分析了其稳定性。该控制器的突出优势在于能够在有限的时间内将暂态过程平息。在PSASP环境实现该励磁控制器的建模,仿真试验证明了该算法在抑制系统低频振荡和改善稳定性方面具有良好的效果。依据特高压同步电网运行特性研究提出了基于多重扰动的低频振荡快速预警指标算法及智能控制策略,深入研究并实现了发电机同调分群方法。设计了跨区电网低频振荡安全预警及智能决策系统,提出了预警平台的结构框架,为电网的安全运行提供有效保障。