近年来,由风电汇集系统并网引起的电力系统振荡失稳事故频发,严重影响了相关区域电网的正常运行,不仅导致大面积风机脱网、部分机组元件损坏,亦激发了数百公里外大型火电机组轴系扭振断裂。考虑到风电渗透率在未来一段时间内将持续甚至急剧增加,为了指导风电系统规划设计、应对新能源大规模并网、维护电网安全稳定运行,迫切需要对风电汇集电力系统小干扰振荡问题的本质机理、振荡特性、影响因素进行深入探究。本文围绕并网风电汇集系统在不同时间尺度下的小干扰振荡稳定性问题及其与外部交流电力系统动态交互引发的火电机组轴系小干扰振荡稳定性问题,从风险评估、振荡源定位、机理分析等角度展开了一系列研究,其中重点关注与风机电力电子换流器相关的次/超同步振荡,主要的工作内容与创新成果如下:（1）为解决大规模风电汇集系统参数化建模复杂、稳定性分析困难的问题,结合同构系统一致性控制理论建立了“虚拟等值风电系统”,通过矩阵的相似变换对该虚拟系统进行了动态降阶处理,提出了一种能够快速判断并网风电汇集系统小干扰失稳风险并定位振荡源风机的降阶模式分析方法。该方法通过对虚拟等值降阶子系统的状态空间矩阵进行模式分析来评估系统稳定性,通过辨识存在不稳定振荡模式的虚拟等值降阶子系统并对其进行参与因子分析来定位振荡源风机及其失稳主导环节,所涉及矩阵的最高阶数为系统内风机台数或者单台风机模型阶数,显著降低了大规模系统高维状态矩阵的数值处理难度,且亦适用于风机参数各异、风速条件变化的情况,具有良好的实际应用价值。（2）根据风机并网换流器控制环节的动态特性对小干扰振荡时间尺度进行了划分,以直驱型风电场构成的风电汇集系统为例,推导了并网风电系统在直流电压动态时间尺度、交流电流动态时间尺度下的动态等值降阶模型,并基于劳斯-赫尔维茨判据和开环模式谐振理论深入剖析了这两个时间尺度下导致系统小干扰失稳的物理环节、原因机理及稳定性关键影响因素。研究发现,直流电压时间尺度稳定性主要与风机网侧换流器功率控制外环及锁相环相关,它们的控制参数与风电系统有功出力、风电外送线路电抗之间存在着某种制约关系;交流电流时间尺度动态元件主要包括风机网侧换流器电流控制内环及锁相环,它们通过功率控制外环间接形成交互路径,当二者动态交互较弱时系统稳定性主要由锁相环动态特性决定,当二者动态交互较强时系统小干扰失稳主要由模式谐振引起,且功率控制外环动态特性也会在一定程度上影响交流电流时间尺度稳定性。（3）针对风电汇集系统并网引发的多机电力系统轴系小干扰振荡问题,建立了多风电集群-多机电力系统的多输入-多输出闭环互联模型,推导了规模化分布式并网风电汇集系统向多机电力系统内各台同步机轴系注入的阻尼转矩,提出了 一种基于阻尼转矩灵敏度及轴系解耦模型的改进复转矩系数法。应用所提方法,分别分析了风电并网后系统潮流变化及风火动态交互作用对同步机轴系稳定性的影响,从阻尼转矩角度解析了风电汇集系统与多机电力系统的动态交互过程,揭示了风电汇集系统并网引发同步机轴系小干扰振荡失稳的物理意义,并且研究了风电机组控制参数、风机运行功率、风机台数及风电集群并网位置对系统稳定性的影响。