电力系统在国民经济中占有特别突出的地位,是重要的基础设施之一。一方面社会和经济发展对电力的需求急剧增加,电网规模愈益庞大,电网运行行为及其影响因素日趋复杂,低频振荡越来越成为威胁电网安全稳定运行的重要因素。另一方面,为减轻化石能源消耗带来的资源和环境压力,太阳能和风能发电为代表的可再生能源发电发展迅猛,使电网的安全稳定控制面临更多的挑战。例如,对电网扰动敏感的双馈式感应电机风力发电系统(DFIG-WECS),在电网故障期间即存在大量的控制难题。基于以上背景,本文围绕电力系统低频振荡抑制问题和增强风力发电并网能力问题展开研究。论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面:以提高同步发电机的小扰动稳定性和阻尼电力系统低频振荡为目标,提出了一种TCSC和SVC的最优配置与定位的新方法。该方法源于以线性系统的可控性与可观性格莱姆矩阵为基础的能量法。其基本思路和实现步骤是:(1)建立含TCSC或SVC的多机电力系统的微分-代数方程组模型,构建李亚普若夫方程组,并求其唯一正定解以计算格莱姆矩阵;格莱姆矩阵元素值与控制输入、控制输出以及系统状态矩阵有关。(2)在有关线路上设置扰动,通过仿真以计算解格莱姆能量。(3)选择格莱姆能量最大值对应的扰动点,即是TCSC或SVC最优安装位置,此时对应的控制输入能量肯定为最小输入能量。为了解决大规模系统的状态变量维数过高的问题,本文采用均衡实现技术进行降阶处理。在上述工作的基础上,分别以PSS/E和MATLAB为工具,构建了IEEE新英格兰39节点系统模型进行仿真算例检验,并与基于可控性指标方法获得的结果进行比较,验证了本文方法的有效性及其优良性能。为了检验双馈感应电机风力发电系统在低电压条件下的并网性能,采用巴特沃斯多项式方法设计了传统的PI控制器,并构建了基于PSCAD/EMTDC软件的仿真模型。详细分析了在正常运行、变风速及系统电压跌落等条件下,DFIG风力发电系统的并网运行性能,由此检验了所构建模型的正确性。提出了一种能够有效提高低电压穿越能力的DFIG-WECS控制策略。机侧变流器采用基于无源理论的电流控制环。为了维持直流侧电压稳定于给定值附近,网侧变流器采用两阶段式控制方案。第一阶段,取网侧最大电压作为网侧控制环中的参考无功电流;第二阶段中,为了补偿瞬时转子功率,取机侧和网侧间的瞬时不平衡潮流作为扰动量,此时的网侧瞬时功率取并网回路滤波器的网侧功率。在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了2.0MW-575V DFIG-WECS仿真模型,时域仿真检验了本文所提出的控制策略的可行性和有效性;通过与Crowbar卸载保护方式、直流斩波保护方式等传统低电压穿越策略的仿真结果的比较,说明了本文所提出的控制策略具有更加优越的低电压穿越能力。