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稳定性是长期困扰电力系统的一个复杂问题。随着电力工业的发展和市场化改革的推进,系统的动态特性和失稳机理空前复杂,各种不确定性因素对系统运行的影响不断深化,稳定性破坏的后果更加严重。如何进一步提高现代电力系统的稳定性和抵御大面积停电的能力,如何全面、科学评价系统的稳定运行水平和各种运行控制手段的有效性,成为学术界和工程界共同面对的重大问题。异步化同步发电机(ASynchronized Generator,ASG)是一类转子磁场相对于转子本体位置可控的新型发电机。由于增加了励磁控制自由度,ASG在有功/无功调节特性、深度进相运行、转速适应性以及稳定性等诸多方面表现出超越常规同步发电机的优良特性。理论分析和简单系统的数字仿真及动模实验均表明ASG对提高系统稳定性具有积极作用,为解决系统的稳定性问题提供了新的思路和途径。然而,现有研究以电机为中心,ASG并网运行方面的研究还十分薄弱,在一定程度上影响了ASG的实用化进程。论文围绕“ASG对复杂多机系统的稳定性是否有积极影响”以及“如何科学评价这种影响”,对多机环境下ASG的动态建模及概率稳定性评估问题进行了深入研究。论文从电机的基本电磁关系出发,通过定义d轴和q轴实用运算参数以及对全阶电机方程进行不同程度简化,建立ASG实用动态模型,解决了现有ASG数学模型存在的机网接口问题以及含ASG复杂多机系统动态分析的适用模型问题。该实用模型包括恒定磁链二阶模型、不计阻尼绕组的四阶模型和计及阻尼绕组的六阶模型。模型结构工整、物理概念清晰,方便实现与电网准稳态模型的直接接口;模型在形式上与常规同步发电机实用模型高度统一,消去q轴励磁绕组方程即可退化为常规同步发电机模型,从数学模型角度揭示了ASG与常规同步发电机的区别与联系。用单机无穷大系统和新英格兰10机39节点系统两个算例验证了实用模型的正确性及其对多机系统动态分析的适应性和有效性。在ASG实用模型基础上,论文进一步建立含ASG多机系统的线性化模型,通过小扰动特征分析、时域响应及频谱分析验证了模型的正确性;实现了含ASG多机系统的小扰动稳定特征分析及暂态稳定时域仿真,系统分析了ASG控制策略、机组数量、容量比例及布置方式等因素对系统稳定性的影响,取得多机环境下ASG对系统功角稳定性影响的量化结果。WECC 3机9节点系统的仿真分析表明:一定数量的ASG机组配合适当的励磁控制策略,可以有效改善系统阻尼和时域响应动态品质、放宽对临界切除时间的要求,从而显著改善整个系统的功角稳定性。论文从系统角度论证了ASG机组接入对改善系统功角稳定性的积极作用,克服了现有ASG稳定性研究以电机分析为主的局限;从提高系统功角稳定性角度提出了关于配置ASG机组数量、容量及布置地点的原则性建议,可为下一步ASG的工程应用及常规电站ASG改造提供决策依据与参考。ASG及含ASG多机系统的概率稳定性研究尚属空白。鉴于传统的确定性稳定分析不能反映系统运行行为固有的随机性,难以全面、准确、科学地对系统稳定性的整体水平进行综合分析与评价,论文进一步在概率稳定性框架下研究含ASG多机系统的稳定性问题。计及负荷水平、机组出力、网架结构及扰动方式等多个不确定性因素,基于蒙特卡罗模拟方法,论文从小扰动稳定和暂态稳定两个方面研究ASG各种接入方案对系统失稳风险的影响:(1)概率小扰动稳定研究中,论文计及了现有研究甚少涉及的发输电元件状态的不确定性,为分析含ASG多机系统小扰动行为提供了包括特征值均值、标准差、概率分布及系统小扰动失稳概率在内的丰富信息。(2)概率暂态稳定研究方面,论文分别从元件和系统层面定义了暂态不稳定概率、暂态切机/切负荷量期望和临界切除时间期望及裕度等指标,为表征系统暂态稳定整体水平、识别稳定性关键元件或薄弱环节提供了有力工具,并在一定程度上拓展了现有的系统运行风险概率评估指标。WECC 3机9节点系统的仿真分析表明:ASG配合适当励磁控制策略可全面降低系统功角失稳风险。论文工作为进一步拓展ASG研究领域,在计及各种不确定性因素及其影响的条件下全面刻画多机环境下ASG的动态行为、科学评价ASG对改善系统功角稳定性的作用提供了新的思路和方法。论文还对基于商业级电力系统分析平台、实现大规模复杂系统概率稳定性分析进行了有益探索。基于蒙特卡罗模拟思想,提出了在DSA Tools电力系统分析平台上通过概率分析工具二次开发、实现复杂电力系统概率小扰动稳定和暂态稳定分析的方法。用IEEE 17机162节点系统验证了方法的可行性和有效性。