随着对清洁能源需求的增长,电力系统中新能源的容量和比重不断增加。风能作为新能源重要组成部分,对风能的开发利用也不断深入。同时,风能具有的间歇性和随机性给电力系统的稳定性带来了很大的影响。在电力系统稳定性研究中,现有的定性分析方法存在着无法满足研究分析需要的问题。随着研究的不断深入,尤其是在含有风电场的电力系统受到小干扰因素影响下的稳定性研究中,这一问题日益突显。针对该问题,本文开展了如下研究工作。(1)为了系统地分析风电场的小干扰随机性因素对电力系统的影响,建立了含风电场的电力系统随机模型。含风电场的电力系统随机模型的建立分为通过元胞自动机生成随机小干扰波动和基于优化凝聚层次聚类进行风电场多机动态等值建模两个部分。首先考虑到风电场具有的随机特性,选取混沌演化状态对应的元胞自动机演化规则,建立了利用元胞自动机的随机小干扰波动生成模型。然后为了提高风电场等值建模的精确程度并降低求解难度,考虑到风能、风机运动特性、风电机组运行状态、输出特性、工作环境五个方面的分群指标描述风电场特性。这16个指标均为内蒙古某风电场实际运行过程中可以简单收集到的数据。同时考虑获得分群数的合理性与等值建模的精确性两个方面,进而通过处理孤立个体和初始相近个体的方式对算法进行优化,提出了优化凝聚层次聚类算法。仿真结果证明了该多机等值方法的精确性和算法的优越性。(2)建立了基于希尔伯特空间的电力系统稳定性分析模型,基于电压稳定、功角稳定、频率稳定三个角度选取电力系统稳定性描述指标。首先对指标进行标准化处理,通过处理后的指标构建希尔伯特空间,则希尔伯特空间内的点可以表示某一时刻电力系统对应的运行状态。然后确定权重因子,计算向量范数,定义瞬时偏离稳定性程度和时段偏离稳定性程度。本模型从定量角度分析了含风电场的单机无穷大系统中不同激励强度和系统阻尼情况下随机性因素对电力系统稳定性的影响规律,以及在IEEE二区四机系统验证本模型在定量分析电力系统稳定性的有效性。(3)为了改善接入风电场后电力系统的稳定性,结合基于希尔伯特空间的电力系统稳定性分析模型和双闭环PID控制方法设计了一种综合利用多种调控装置提高稳定性的控制策略。综合考虑了静止同步串联补偿器(SSSC)和储能装置提高稳定性的机理,将这两种调控装置通过提出的控制策略应用于电力系统稳定性调控。通过IEEE二区四机系统仿真分析,验证了本控制策略的优越性。