我国幅员辽阔、能源分布不均衡的特点,使得近年来高压直流输电技术得到了广泛的应用,其中包括越来越多的直流异步联网工程的投运。直流异步联网使得大电网被逐渐分割、减小为多个异步区域电网,系统的备用容量减少、惯性减小,此时由大容量发机组掉机、大型负荷波动以及区域电网联络线通道故障等大扰动引起的系统频率稳定问题将更为显著,因此针对直流异步互联电网展开频率稳定分析与控制研究显得非常重要。本文考虑到现有频率稳定分析方法主要是针对纯交流电网,其应用于复杂交直流电网存在准确性和适用性问题;另外,直流输电系统的紧急功率支援能力为直流异步互联电网提供了一种新的频率稳定控制手段,其相比于传统低频减载具有动作快的优势,同时还能解决现有自动切负荷控制所带来的电网可靠性问题。因此,本文首先针对适用于复杂交直流电网的频率稳定分析方法展开研究;然后基于直流紧急功率支援能力,分别针对单回和多回直流异步互联电网展开的频率稳定控制方法研究。所以,本文主要研究工作包括:(1)本文通过在已有交流电网线性化频率稳定分析方法基础上计及详细的LCC-HVDC和VSC-HVDC输电系统模型,将其应用扩展到了复杂交直流电网。提出了一种交直流混联电网扰动后稳态频率预测方法,该方法在现有交流电网稳态频率预测模型中详细计及了HVDC输电系统功率方程、控制方程以及网络方程,可利用广域量测数据快速求解交直流混联电网扰动后稳态频率;提出了一种直流异步互联电网扰动后频率动态响应预测方法,该方法建立了含有HVDC输电系统模型的扰动后异步互联电网状态方程,利用广域量测数据求解状态方程可同时获得直流两侧交流电网扰动后频率动态响应特性。(2)针对直流异步互联电网,分别给出了基于直流紧急功率支援的稳态频率和极值频率稳定控制方法,其能够准确计算出扰动后稳态频率和极值频率恢复到控制目标值所需的直流紧急功率支援量。考虑到LCC-HVDC系统两端交流母线电压水平会影响直流系统运行状态,从而影响直流系统的实际紧急功率支援能力,因此本文在所提频率稳定控制方法的基础上进一步扩展,提出一种能够计及直流系统紧急功率支援能力受限的频率稳定控制方法,该方法能够通过预测直流两端交流母线电压来判断直流系统运行状态,从而计算出在该状态下要实现期望紧急功率支援所需提供给直流系统的功率调制指令值。(3)针对含多回直流互联的异步电网,本文分别提出了基于多直流紧急功率支援的稳态频率和极值频率稳定最优控制方法。所提方法首先通过预测电网扰动后稳态频率和最低频率值来评估电网扰动后频率稳定性,针对稳态频率和极值频率超出安全稳定范围的情况,考虑利用多回直流系统的紧急功率支援能力协调参与频率稳定最优控制,为此建立了相应的最优控制优化模型。该模型不仅能够保证扰动后电网稳态频率和极值频率恢复到目标值,还能够在尽量减小其他互联电网频率偏差的同时使得控制后本电网线路潮流、节点电压以及各互联电网频率偏差满足安全稳定要求。通过求解该优化模型便可以得到多直流协调参与频率稳定最优控制的紧急功率支援方案。(4)考虑到机器学习方法在电力系统安全稳定在线控制中的时效性优势,本文提出了一种基于SVM的直流异步互联电网频率稳定控制方法,该方法通过建立多层SVM模型,能够利用广域量测数据依次快速完成扰动后频率稳定预测、频率稳定控制方式选择以及频率稳定协调控制方案制定,实现了综合利用直流紧急功率支援和切负荷控制协调参与频率稳定在线紧急控制。