随着世界范围内的能源危机越来越严重,可再生能源发电技术得到了快速的发展与广泛的应用,传统火力发电机组的比例逐渐降低。同步发电机组的减少使系统惯性水平不断下降,系统动态特性受到显著影响,而以风电为代表的可再生能源,由于其输出功率波动性强、随机性较大,往往通过电力电子设备实现与电力系统的解耦控制,其自身惯性难以为系统提供惯性支撑。针对各种惯性资源设计合成惯性控制能实时响应系统波动调节频率稳定,广域协调控制机制则使惯性控制更加全面高效。基于广域信息对电力系统惯性水平进行精确评估,优化配置系统惯性资源,有效地提升系统整体惯性水平。研究系统惯性强度以及合成惯性资源的配置与控制机制,对提高系统稳定性具有重要的理论意义与应用价值。本文围绕电力系统广域惯性评估与控制机制开展研究,主要工作与研究成果如下:(1)基于广域信息的电力系统惯性水平评估。为提高惯性水平评估效率利用慢同调原理对电力系统进行分群并引入参与因子选取慢同调机群主导机组。根据主导机组转子运动方程建立惯性时间常数与同步发电机转速、额定容量的关系,对比系统有功缺额计算值与实际值的差异,对系统惯性水平作出精确评估。同时提取慢同调机群主导机组的广域信息以提高惯性水平评估准确性,并分析了扰动电气距离等因素对评估精度的影响。论文设计了仿真实验对所提评估方法的有效性进行了验证。(2)电力系统惯性资源优化配置。基于Kron简化后系统的动态模型,引入同调性性能指标表征系统暂态过程中因为系统惯性的抑制作用所引起的能量损耗。以系统非同调性最小为目标,考虑系统配置成本约束与节点惯性水平限值,计及可再生能源设备合成惯性控制对节点惯性水平的影响,对电力系统惯性资源优化配置进行建模,并简化模型提高求解效率。论文设计了仿真实验对所提惯性优化配置方法的有效性进行了验证。(3)电力系统广域合成惯性控制。设计针对VSC-HVDC、DFIG(Double-Fed Induction Generator)以及同步调相机3种惯性资源的合成惯性控制方法,分别利用DFIG、同步调相机转子动能以及直流电容电能响应系统有功波动,为系统提供惯性支撑。提出DFIG转子转速与系统频率的耦合机制,设计协调控制机制使3种惯性资源能同时根据系统频率波动调节各自有功输出,在此基础上利用广域信息消除本地控制信号的局限性,设计广域协调控制提升惯性控制效果,使合成惯性控制能够更加准确高效地调节系统整体动态响应能力,增强系统稳定性。论文设计了仿真实验,对所提合成惯性控制方法与广域协调控制机制的有效性进行了验证。