根据地理环境、可用的一次能源形式和技术发展水平的不同,世界各地的电力网络都有其特定的能源生产基本特征。许多国家在丘陵地区拥有巨大的水力资源,是发电的最佳选择。因此,随着这些国家的扩张和繁荣,他们的水力资源已成为其能源供应的关键因素,有助于尽量减少该地区对化石燃料发电的依赖建立电力系统模型使我们能够重现电力系统中相互作用的部件的动态行为。尽管计算机模拟已经成为电气工程领域几十年来的研究趋势,但有些现象和观察仍然不容易捕捉。在以水力为主的电力系统中,除其他现象外,还观察到低频和极低频的振荡,并怀疑是重大事故的原因。水力发电系统的精确表示涉及到水的惯性（水的瞬态,水锤）,控制和执行器的非线性,涡轮机的水力耦合,控制策略的影响。拟议的研究旨在关注这些水力发电系统的精确表示,并进一步为其与大规模电力系统的整合带来有关频率稳定性的改进。准确的建模水平有助于通过计算机模拟重现和理解更好的振荡观察。还提出了新的控制策略来抑制振荡模式,同时考虑到耦合系统的动态行为和其控制中的非线性的影响。最后,描述并研究了这些水力发电站大规模集成的缺点,试图改进一下。本文件的研究内容分为七章。第一章探讨了水力发电和水力涡轮机技术的发展趋势,然后研究了控制和优化方面的主要发展。引用了工业和研究环境中现有的控制技术,并以其为基准来优化水力发电站的运行和整合。第二章为设计水电站的频率动力学仿真模型提供了基础。它提出了水电站建模的理论和方法,其中调速器控制器、水力调速器和水力涡轮机模型的设计是基于MATLAB和其他主要可用的商业软件。给出并讨论了相关的方程和物理系数。第三章讨论了以水力为主的电网中发生的超低频振荡的机制。在数学上重新建立了由水力涡轮机、调速器及其综合控制器组成的原动机模型。然后,当与常规控制回路和控制器调谐方法相结合时,对建立的模型进行了频域研究。为了更好地考虑现实生活中的操作问题,还研究了机械系统固有的非线性的表现。本章为设计和准确模拟超低频振荡的发生提供了详细的研究,这在用先进的控制技术作为新的解决方案进行研究之前是必须的。本论文还探讨了将虚拟惯性集成到以水力为主的电网中的好处。第四章深入探讨了车辆到电网（V2G）方案,该方案用于模拟惯性,以适当地抑制超低频振荡。介绍了 V2G方案和控制方法,以及成功实施的结果。第5章,在同一路径上,研究了风力涡轮机与水力主导的电网的整合。利用了双馈感应发电机（DFIG）提供虚拟惯性的能力。提出了适当的惯性模拟和频率控制技术。随后的动态响应显示了为电网提供足够阻尼的有效结果,从而获得了对超低频振荡发生的复原力。最后,第六章得出结论并讨论了创新和未来的前景。