随着电力市场的发展和电网规模的不断增大，如何针对不断增加和快速变化的能源需求，有效的从全局控制角度对系统小扰动稳定性进行优化协调控制已成为一个十分重要但又难以解决的课题。大电网数学模型由一组高阶微分代数方程(DAE)描述，本文结合非线性系统分岔理论、最优化理论解决电力系统小扰动稳定的最优控制问题：从稳定裕度的角度进行研究，力图从全局上研究控制参数的配置，保证电网安全稳定运行。主要研究内容如下： (1) 电力系统模型及测试系统。给出了发电机、励磁调节器(AVR)、电力系统稳定器(PSS)、FACTS器件在内的电力系统静态和动态模型，详细表述形成电力系统线性化模型的统一方法。全文使用WSCC 3机9节点系统，New England 10机39节点系统和4机两区域系统作为仿真测试系统。 (2) 分岔理论及分岔点的跟踪方法。小扰动稳定特别是机电振荡问题主要涉及Hopf分岔。重点介绍了直接法求解Hopf分岔点；参考Hopf分岔指标，提出了准Hopf分岔点的概念，设计了一种适合复杂电力系统优化算法的Hopf分岔实用计算——准Hopf分岔值的变步长搜索法，通过比较说明了准Hopf分岔更适宜用于全局优化问题的研究。 (3) 控制参数的分岔分析。研究了AVR、PSS、SVC以及SVC带附加控制对Hopf分岔和鞍结分岔的影响，总结了电力系统各种控制器及其参数对不同分岔的影响。详细分析了各种控制器以及参数之间的相互影响，为全局参数配置提供理论依据。 (4) 基于分岔理论的多目标优化。提出了同时考虑“阻尼控制和Hopf分岔控制”、“电压控制和阻尼控制”的优化模型，结合Pareto和进化策略实现了电力系统的多目标优化。在传统的PSS参数优化基础上进行扩展，加入分岔控制的概念，将PSS参数优化问题描述为“保证当前阻尼水平并且延迟或消除Hopf分岔”这一多目标优化问题。综合考虑SVC电压控制和附加阻尼控制，将其描述成一个多目标优化问题。结合Hopf分岔研究了最优二次电压调节问题。 (5) 文中算例在MATLAB中编制程序进行仿真分析，仿真结果验证了所研究的优化算法的有效性。本文研究了MATLAB与.NET平台的交互问题，开发了小扰动稳定分析和分岔分析的程序。附录B详细介绍了.NET环境下调用MATLAB的实用方法。