随着传统能源的短缺和人们对环境问题的重视,大规模可再生能源并网成为如今的研究热点。基于电压源型换流器的柔性直流输电技术(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)具有功率独立调节、双向可控、可向无源网供电以及无换相失败等优点,已成为新能源并网的关键技术之一。多端柔性直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal direct current system,VSC-MTDC)是在原有两端直流系统基础上发展而来的系统,由三个及三个以上的换流站组成。与原有的两端系统相比,具有更好的灵活性、经济性和可靠性,更适用于海上风电并网、孤岛送电和城市直流配电网等应用场景。随着多端、大容量和高电压等级的柔性直流系统的发展和并网,含VSC-MTDC的交直流混联系统的小干扰稳定问题日益突出。已有研究表明当柔性直流系统与弱交流系统互联并采用电流矢量控制(vector current control,VCC)时,锁相环(phase locked loop,PLL)的动态会引发整个系统的小扰动失稳。此外,VSC控制器之间的交互影响也会对系统的稳定不利。因此,研究多端柔性直流系统并网对系统低频振荡的影响分析和抑制,对于保障交直流系统的安全稳定运行具有重要意义。本文首先针对多端直流系统与传统两端直流系统的区别,即拓扑和连接方式的不同,对含多端柔性直流输电的交直流系统的潮流算法、机电暂态建模和线性化模型展开研究。其次将经典的阻尼转矩分析(damping torque analysis,DTA)理论进行扩展,推导了闭环阻尼转矩分析指标(damping torque index,DTI),并将其应用到柔性直流的附加阻尼控制器(VSC-HVDC supplementary damping controller,VSDC)领域,考虑了广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)特性对系统小干扰稳定性的影响,进行附加阻尼控制器的设计和低频振荡的抑制,并得到相关结论。论文完成的主要研究工作和成果如下:(1)研究了VSC换流站的稳态模型和多端直流系统模型,指出多端直流系统与两端系统最大的不同点在于,前者可能存在直流公共连接点(direct current point of common coupling,DC-PCC),并将其加入到潮流模型中。然后分析了MTDC不同的控制策略及原理,推导了多端直流系统的各种控制策略潮流计算模型的潮流方程。在此基础上提出了一种含VSC-MTDC的交直流系统潮流算法,可以求解不同直流拓扑和交直流连接方式的潮流问题。该算法能够兼顾统一迭代法的收敛性以及交替迭代法的效率性,其原理类似于交流潮流的PQ分解法,忽略交直流系统间的繁琐的耦合关系和不够准确的边界条件,不会造成误差扩大或陷入某个局部系统的迭代中,保证了其灵活性和算法的收敛性。对于区域电网通过VSC-MTDC进行互联、海上风电并网等情况,能够保证潮流算法的收敛性和效率性,不受交流系统强弱影响。(2)阐述了传统两端柔性直流系统的仿真模型,分析了该模型对于含DC-PCC的多端直流系统不再适用的原因。参照导纳阵的原理,推导出多端柔性直流系统的类导纳矩阵,在此基础上提出了求解直流线路电流和公共连接点电压的统一模型。该模型能够对DC-PCC的电压和直流线路电流进行统一更新,模型简单、清晰。且每个仿真周期的类导纳矩阵不会发生变化,没有额外计算量。阐述了多端柔性直流系统的线性化状态空间模型的组成,对多端直流线路、VSC换流站和交流系统交互阐述了详细机理并推导了其方程,实现了含多端柔性直流的交直流系统的线性化。基于此统一模型,实现了含DC-PCC的VSC-MTDC和整个交直流系统的机电暂态仿真,给出了多端直流系统和交直流混联系统仿真的详细流程。与传统的改进欧拉法不同,本文要求多端直流系统仿真需要迭代至收敛,能够减小局部截断误差、保证仿真精度。(3)目前阻尼转矩分析法计算DTI灵敏度指标,均取稳定器的放大倍数为零并且代入开环模态计算,本质上是系统中未加入阻尼控制器时的开环DTI。而系统的模态变化是一个非线性过程,开环模态显然不够准确。针对该问题,在原有DTI的基础上提出了闭环DTI的概念,使得分析更加精确。推导出了一个新的灵敏度指标,基于该灵敏度指标提出一种新的附加阻尼控制器参数的配置方法。该指标更加直观、物理意义更清晰,为运行方式变化时控制器参数的在线调整提供了新思路。接着将阻尼转矩分析理论推广到多端柔性直流输电领域,推导了柔性直流输电的DTI模型,并应用于柔性直流附加阻尼控制器的设计,包括安装位置、通道和输入信号选择及控制器参数整定。(4)广域测量系统的发展给解决大规模互联电网中区域间振荡提供了极大的帮助,但其中的时滞丢包特性也给系统的稳定运行造成了威胁。本文根据数学期望的概念将丢包加入到考虑时滞的采样数据模型中,得到了时滞丢包的统一数学模型。基于二阶Pade近似,推导了考虑时滞丢包特性的电力系统特征值计算模型,该模型可以分析时滞和丢包对系统机电振荡模态的具体影响。基于阻尼转矩分析法理论,推导了含时滞丢包的DTI模型,可以量化时滞和丢包对系统稳定的影响,并结合相位补偿法进行附加阻尼控制器设计。仿真结果显示,该方法在交流系统和含多端柔性直流的交直流系统中均能取得较好的抑制效果、能够提高系统的小干扰稳定性。