电力系统区域间的低频振荡问题,不但不利于互联电网之间电能的有效传输,并且对系统的安全运行有着严重的负面影响。基于同步相量的广域测量系统,能够获得对区域间低频振荡有较好能观性的广域信号,为构建广域闭环阻尼控制,提高系统的稳定运行水平奠定了良好的基础。广域信号在传输过程中的特性是必须考虑的问题,为了分析时滞电力系统的小干扰稳定性以及降低广域信号的时滞对广域控制器性能带来的负面影响。本文以广域闭环阻尼控制系统为研究对象,重点研究了计及广域信号随机时滞的电力系统小干扰稳定分析及控制方法。分别从联合仿真平台的搭建、时滞系统的小干扰稳定性分析、时滞鲁棒控制器设计以及时滞信号预测补偿方法四个方面展开具体的研究工作。首先,考虑到广域闭环控制系统具有典型的信息物理融合系统特征,研究了信息网络仿真软件OPNET Modeler与电力系统仿真软件MATLAB的联合仿真方法,并基于联合仿真平台对广域信号时滞的影响进行了初步分析。首先介绍了联合仿真平台的搭建方法,然后在联合仿真平台中构建了研究低频振荡经典的两区四机系统,最后在搭建的系统中进行了不同时滞场景下的时域仿真并采用Prony方法对广域信号时滞的影响进行了分析,为后文的研究打下基础。其次,在广域信号的时滞基于概率性分布模型的场景下,针对电力系统小干扰稳定性问题建立了相应的电力系统小干扰概率稳定计算模型,并提出了一种基于阻尼转矩分析法的时滞灵敏度计算方法。通过Gram-Charlier级数计算了不同时滞概率分布情形下的电力系统小干扰稳定性,并设计了一种考虑时滞概率分布的控制器参数简单优化方法。仿真结果表明所提出的小干扰稳定计算方法相比于蒙特卡罗模拟计算速度更快且对大规模系统具有更强的适用性。再次,考虑到广域信号时滞的随机波动特性,提出了一种基于灵敏度的广域电力系统稳定器参数鲁棒设计方法。首先介绍了求解多目标优化问题的基本算法,并对经典的多目标粒子群算法进行了相应的改进,然后用本文提出的多目标粒子群优化算法对控制器参数进行了相应的求解,并在搭建的系统中通过仿真验证了所设计的广域阻尼控制器在时滞变化的情况下依然有较好的抑制区域间低频振荡的性能。最后,考虑到实际工程运用中广域信号除了具有时滞特性外还会受到噪声、丢包等多种问题的影响,提出了一种考虑随机时滞与丢包的电力系统广域信号预测补偿方法。首先研究了综合考虑时滞与丢包的统一预测补偿模型,并将非等间隔的灰色Verhulst算法引入到电力系统广域信号的预测补偿之中,针对实际系统中广域信号含有的噪声的问题,采用完整集成经验模态分解法对广域信号进行滤波降噪处理。基于以上模型,提出了综合考虑信号噪声、时滞与丢包的广域信号预测补偿方法,并通过仿真验证了算法的实用性和有效性。