低频振荡问题一直是互联电网的重大威胁之一,特别是新能源接入后,其出力不确定性使得电力系统低频振荡问题变得更加复杂,所以如何合理的分析及控制电网低频振荡就变得极为重要。虽然这一领域的研究已取得了长足的进步,但揭示网络局部对电力系统低频振荡影响的物理本质仍是尚未解决的难题。本文将能量函数与小干扰模式概念相结合,从能量分层解析角度开展基于网络局部信息的低频振荡定量分析方法研究,并探索该方法在系统振荡度评价,主振荡路径识别和阻尼控制中的应用,揭示低频振荡的作用机理,为有效识别网络中的薄弱环节、实现振荡度评估,解决低频振荡的分析与抑制提供切实可行的新思路。所以综上所述,本文完成的主要工作有以下几方面:(1)建立基于网络的模式势能函数,计算不同模式下网络中的任意支路的势能,研究模式势能的构成,为基于网络局部信息的小干扰稳定性的研究创造条件;(2)研究系统模式势能在网络中各支路分布的变化特性,阐述分布于网络中的模式势能与发电机动能的相互转换关系,分析支路模式势能的分布与系统小干扰稳定性的定性关系,研究模式势能在网络中分布特点及其与系统模式振荡中心的对应关系,从网络模式势能的角度解释了系统的低频振荡机理;(3)在进一步分析模式势能变化特点的基础上,建立基于支路信息的系统低频振荡振荡度判据,提出仅依赖于网络信息的低频振荡分析方法——支路模式势能分析法。借助该方法可定量分析系统振荡度,评价网络中支路以及割集对系统小干扰稳定性的影响,发现网络中的薄弱环节。提出模式势能熵阻尼定量评价指标,从网络能量角度对电力系统低频振荡进行分层能量解析,评价系统不同模式的阻尼情况;(4)以模式势能分析法为基础,构建基于广域量测的支路模式势能,对互联电网低频振荡进行模式能量解析,可得到系统低频振荡的振荡交互情况,同时通过所建立指标可快速判别功率振荡度及各发电机参与度,用以判别系统主导振荡路径;(5)构建含风机互联电网的模式动能、模式势能和总模式能量函数,进而利用模式总能量耗散原理结合滑模变结构和鲁棒控制理论设计一种新颖的能量滑模鲁棒控制策略(sliding mode control-H∞,SMCH)用于设计广域阻尼控制器以便改善双馈风机阻尼控制能力,并分析了模式势能法在电力系统广域阻尼控制中的应用潜力。