随着我国经济的快速发展,对电能的需求量急剧增加。而水力发电作为生产电能的重要方式,其系统的稳定性与调节品质对整个水电站设计及安全稳定运行至关重要。目前针对水力发电系统小波动稳定性及调节品质的研究多采用了传递函数法及状态空间法,但当水力发电系统布置形式复杂时这两种方法存在推导传递函数不易或是难以构建状态矩阵的问题。本文针对复杂布置条件下的水力发电系统稳定性及调节品质研究难点,开展了如下几方面的研究:1、推导了机组水力阻抗表达式在前人提出的阻抗表达式的基础上,结合水轮机线性化模型、发电机数学模型和调速器方程,推导了机组水力阻抗的表达式,并整理为传递矩阵方程的形式,为构建系统总体矩阵并进行求解稳定域奠定了基础。2、研究了复杂布置条件下的水力发电系统稳定性总体矩阵法对复杂水力发电系统稳定域具有求解精确的特点,且适应不同的电站布置形式（仅需要修改系统各个模块相应的传递矩阵排列顺序）,对水电站运行稳定性的计算与分析具有极大的方便性。故基于总体矩阵法的这些优点,本文采用总体矩阵法构建一洞两机和一洞两机设有上下游双调压室的抽水蓄能电站的总体矩阵,并进行求解稳定域。通过建立单机运行时系统的传递函数,用传递函数法与Simulink数值仿真同总体矩阵法的计算结果进行对比,验证了总体矩阵法的准确性。并进一步计算分析了管道参数、工况点、调速器参数、稳定余量、调压室面积等参数不同时系统的稳定域,总结了这些参数不同时稳定域的变化规律,为电站的设计及运行策略提供了参考依据。3、研究了复杂布置条件下的水力发电系统调节品质由于传递函数法需要通过反拉普拉斯变换才能进行时域分析,而状态空间法难以构建状态矩阵,本文采用Simulink进行建模和调节品质分析,通过Simulink仿真平台对一洞两机式和一洞两机设有调压室式的抽水蓄能电站进行了建模及仿真计算,分析了管道参数、工况点、调速器参数、稳定余量、调压室面积等参数不同时机组的调节品质,得到了调速器参数对系统调节品质影响较大和调压室面积主要影响转速波动尾波部分等结论。