随着电力系统技术的日益发展,分级电压控制已经成为我国各省级电网调控中心能量管理系统的核心功能。而二级电压控制处于分级电压控制的中间层,有着不可或缺的地位。随着大规模新能源集中接入电网和直流输电工程的快速发展,给二级电压控制带来新的挑战。一方面,大规模新能源发电功率的随机间歇波动,使短时间内潮流基本不变的二级电压控制假设不再成立,现有协调二级电压控制的效果难以保证。另一方面,现有研究的二级电压控制策略没有考虑换流器的电压无功特性及换流站离散调压设备的动作频次降低要求,因而无法适用于交直流系统的分级电压控制。为此对考虑风电随机性的协调二级电压控制概率决策方法展开研究,选题具有重要的理论和工程价值。论文所做工作如下:（1）为了研究二级电压控制周期内是否需要考虑以及如何考虑风电的随机性问题,本文从二级电压控制角度,研究分析了风电功率的随机波动特性,提出了二级电压控制的风电功率波动场景模拟方法。定义了风电功率短时间内波动的特性指标,分析了风电功率波动的时段特性及季节特性,通过给出的风电功率波动大小的界定方法,明确了二级电压控制中不能忽略风电功率波动的特征时段,认为在这些时段内二级电压控制需要考虑风电的随机性。同时采用聚类方法,实现了特征时段内风电功率随机波动的场景模拟。所提方法定义了功率偏差来描述短时间内风电波动,首次统计分析了二级电压控制周期15min内的风电功率随机波动,并进行了场景模拟,对工程实际中二级电压控制是否需要考虑以及如何考虑风电随机性提供参考。（2）为了应对风电随机波动对协调二级电压控制的影响,建立了考虑风电随机性的交流系统协调二级电压控制概率决策模型。新模型在现有模型的基础上,引入了风电功率波动的随机性,明确了发电厂高压母线的决策变量性质以及发电机机端电压的随机控制变量性质,并同时考虑发电机无功出力均衡目标和联络线功率偏差约束,分析了这两种因素间的相互影响作用。模型利用概率场景法来表示风电功率的随机性,采用机会约束规划法解决不确定性优化问题。并基于算例系统进行了仿真验证了方法的有效性。本模型能够适应风电未来一段时间内各种可能的无功出力情况,在风电波动较大时显著减小中枢点电压偏差,降低了中枢点和发电机机端电压的越限风险,同时在发电机无功出力均衡度及无功裕度、限制区域间联络线功率流动上表现较优,具有重要的工程价值。（3）为了应对高压直流系统接入对协调二级电压控制的影响,建立了交直流系统协调二级电压控制模型。针对风电波动不大和较大的时段,建立了两种交直流系统协调二级电压控制模型。对于风电波动不大的时段,建立了考虑换流站电压无功特性的交直流系统协调二级电压控制模型,相比于现有模型没有考虑换流器的电压无功特性及换流站离散调压设备的动作频次降低要求,新模型考虑了换流站母线电压的恒定控制目标、换流站的交直流耦合特性方程、补偿无功控制死区关口无功约束以及换流器控制角约束,同时结合交直流系统的潮流模型推导了交直流系统协调二级电压控制的灵敏度。对于风电波动较大的时段,在考虑换流站电压无功特性的协调二级电压控制模型基础上,引入风电功率波动的随机性,提出了考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制概率决策模型,同样利用概率场景法和机会约束规划法来处理风电功率波动随机性的影响。基于修改的IEEE39节点算例系统验证了方法的有效性。本模型能有效减小交流系统扰动对直流系统的影响,降低换流站母线电压的波动,减少直流系统离散设备的动作次数,提高了控制精度,有利于交直流系统安全经济运行。