我国主要的风能资源远离负荷中心,风电需要经大容量远距离输送到负荷中心。为了提高风电大容量远距离输送能力,集群风电场通常会采用串联补偿输电技术,但串补输电容易诱发风电次同步振荡,危及风电场和电力系统安全稳定运行。如我国华北沽源地区的双馈风电集群经串补外送工程,自2012年以来就曾多次发生6-8Hz次同步振荡,导致大量风电机组脱网和设备损坏。随着风电场内单台风机容量的逐渐上升和风电场规模日益增大,风电次同步振荡对电网的影响也日益严重。针对风电次同步振荡问题,本文主要开展了风电场等值建模和考虑随机风速的风电场风险评估等研究工作:(1)每个风电场通常有几十台甚至上百台风电机组,整个风电场的详细电磁暂态模型的阶数是常规机组电磁暂态模型阶数的几十倍甚至上百倍,建立详细描述每台风机的电磁暂态模型研究次同步振荡会导致计算效率低,计算复杂度高,小干扰解析‘维数灾’等问题,因而需建立满足次同步振荡研究精度要求的风电场等值电磁暂态模型。虽然目前研究已经提出了多种风电场等值建模方法,但是针对次同步振荡问题的风电场等值建模方法还缺乏深入的研究。由于风机在不同风速区间的运行控制方式不同,其次同步振荡阻尼变化具有本质非线性,很难用一台机组等值不同风速区间的风机次同步振荡特性。因此,本文提出基于风机风速阻尼变化特性的分组聚类等值法。在阻尼特性平缓的运行区域直接等值,在阻尼特性变化较大的最大功率跟踪区间内应用K-means方法划分风机聚合组,然后根据各风机聚合组将风电场聚合成几台等值风机。本文考虑风机出线端电流幅值和相位不同的实际情况,改进了基于功率等值的风电场集电线路等值方法。时域和频域分析结果都表明,所提出的等值建模方法满足风电场的次同步振荡研究要求,能够重现详细模型的次同步振荡特性,并且减少计算复杂度,提高分析效率。(2)对于风电场的风险评估,目前主要采用确定性方法分析风电场在某个特定运行状态下的次同步振荡安全风险,很难给出风速随机变化的情况下风电场的总体安全态势,不能完整的反映风电场次同步振荡的安全风险。为了考虑风速随机变化的影响,在已有的概率配点法的基础上,本文提出了考虑不同风速区间控制方式本质非线性的分段概率配点法。应用我国华北地区某一风电场2014-2015年的运行数据,提出了基于分段概率配点的风电次同步振荡风险评估法。研究结果表明:分段概率配点法克服了常规概率配点法的不足,能很好处理本质非线性问题,分析结果与经典蒙特卡洛方法的结果较吻合,在获得较高精度的同时具有较高的计算效率。