随着国民经济的发展，对电能质量和电力系统自动化的要求在不断提高。自动发电控制已经成为衡量电网自动化水平高低的重要标志。水电厂易于改变有功功率的输出值，是电力系统自动发电控制的主要执行者。水电厂能否实现自动发电控制，关系着整个电力系统自动发电控制的成败。然而，目前我国中小型水电厂的自动化水平亟待提高，为实现在2010年前，我国中小型水电站全部实现“无人值班”(少人值守)的目标，适用于中小型水电厂的自动发电控制技术的研究和应用具有十分重要的意义。 本文的主要工作和成果如下： 在分析国内外水电厂自动发电控制技术的基础上，结合中小型水电厂的实际情况，提出了中小型水电厂自动发电控制方案。规划了自动发电控制的各项功能，并给出了实现自动发电控制的整体思路和程序流程结构，能满足各类中小型水电厂自动发电控制的要求。 水轮机是一个非线性非最小相位系统，难以建立精确的数学模型。论文指出了国内广泛使用的简化线性模型的不足之处，在分析和借鉴国内外常用水轮发电机组模型的基础上，对已有的模型进行了改进，建立了较为精确的水轮机非线性模型。论文详细介绍了水轮发电机组调节系统各个部分的建模方法。根据中小型水电站有功功率闭环控制的要求，建立了单台和多台水轮发电机组有功功率控制系统的数学模型，并对其进行了仿真，验证了该模型的有效性。 为了满足防洪和航运的要求，需要将水库的水位控制在给定的高度。恒水头发电能使单位体积的水发出更多的电能，从而提高水电厂的经济效益。论文提出了一种适用于中小型水电厂的恒水头发电控制算法，详细介绍了该算法的实现方法，并建立了水电厂恒水头发电模型，对恒水头发电控制算法进行了仿真，验证了该算法的可行性和有效性。