水轮机调节系统仿真对于水轮机调速系统安全稳定运行、控制规律优化以及破坏事故的分析都具有重要意义。由于调节系统自身结构的复杂和现场条件的限制,很难对其进行详尽的分析探讨,故需要通过模型仿真进行研究。建立精确的数学模型还有赖于模型参数的实测和进一步的辨识,尽管在稳定工况附近,可以将水轮机调节系统分段线性化,但是整个调节系统的时变性使其模型十分复杂,对于要建立精确的数学模型难度很大,因此收集、整理、分析相应的辨识方法、试验手段,对于建立水轮机调节系统的精确模型,会发挥及其重要的作用。本文针对该问题展开了较为深入的研究。本文采用混流式机组公伯峡4#机一次调频试验和轴流转桨式机组苏只1#机一次调频现场实测数据,进行了模拟仿真和参数辨识,并且对水轮机及压力引水系统模型进行改进,结果表明搭建的一次调频数学模型和设置的主要参数是合理的,再现了实际调节过程,为用于电网稳定计算的数学模型提供参考依据。对仿真结果的可信度评估进行了研究,提出特征量分析和残差分析相结合的评估方法,通过大量实例分析,给出了可控指标。一次调频是确保电力系统频率稳定的主要途径之一,目前国内许多水电厂都按上令要求投入一次调频,没有分析由一次调频引起的经济效益。本文引入一次调频积分电量,采用西北电网实测网频数据,对公伯峡水电厂4#机进行建模仿真,分析了由水电机组一次调频关键参数开度死区、频率死区对积分电量的影响,为水电厂投入一次调频获得最大效益提供了参考依据。结合水轮机调节系统特征,本文研究一种新的参数辨识方法—粒子群(PSO)算法,取得良好的效果,为水轮机调节系统提供了一种可选择的参数辨识工具。