随着渝鄂背靠背柔直工程的投运,西南电网与华中电网异步联网运行,形成涵盖川、渝、藏三地的西南同步电网。同步电网范围、规模的巨大变化使得电源结构性矛盾更为突出。西南电网水电装机占到全网总装机70%左右。超低频率振荡是新网架和电源结构下水电为主电网出现的迫切问题。研究表明,高占比水电系统的一次调频过程中,由于水电固有的水锤效应的反调特性,叠加调速器参数配置不合理等因素最终导致了超低频率振荡的产生。详细研究水电调速系统在一次调频过程中的稳定性影响。采取有效措施降低系统的超低频振荡风险具有重要的意义。本文围绕以上两点做出的主要研究工作如下:1)首先基于原动机侧调节系统的阻尼转矩法分析超低频振荡的机理,分析了调速系统的接入对超低频段阻尼的影响。研究了调速系统主要控制参数,以及死区限幅等非线性元件在稳定性分析中的处理方法。并针对超低频振荡时全网频率同方向、同幅度变化的特点,进行了多机等值建模。采用传统频域分析方法的理论,分别针对系统的惯量大小、系统的负荷频率特性变化、以及参与调频的水火电机组比例情况,详细分析了各个变量对超低频段频率特性的影响情况。2)在对调速系统进行了详细分析的基础上,针对调速系统PID控制器的自适应参数配置技术展开研究。首先针对PID型调速器的水轮机调节系统进行建模,并提出了调速系统PID参数优化的具体算法以及相应的目标函数。结合优化算法进行自适应参数的配置,并进行了仿真分析。在控制模型的参数优化仿真基础上,在四机两区域系统中进行了自适应PID参数的配置应用,针对联络线上的单相短路故障,分别比较不同定参数组与自适应参数对系统稳定性的调节情况。在切机故障下,分别比较了不同的自适应参数组的配置对系统稳定性的影响。3)针对西藏电网实际现场出现的超低频振荡现象,基于西藏电网运行的实际数据,通过PSASP软件进行了仿真重现以及振荡分析。为了验证本文提出的自适应PID参数抑制系统超低频率振荡方法在仿真系统中的适应性和有效性。通过仿真程序中用户自定义模型设计接口,将提出的自适应PID参数控制方法在仿真程序中搭建控制模型。通过仿真分析几种典型故障扰动,发现采用自适应控制使西藏电网一次调频的能力得到有效提升,系统的稳定性得到提高。