近年来,在水电机组比例较高的电网中多次发生超低频振荡事件,严重影响了实际电网的安全稳定运行。因此,研究高比例水电送出系统中超低频振荡的作用机理和影响因素对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。本文首先基于Phillips-Heffron模型通过特征值分析法和阻尼转矩法对超低频振荡的机理进行分析,选取云南电网中的汽轮发电机和水轮发电机的调速系统展开了相关研究,并分析了分界频率与调速系统阻尼特性的关系以及不同参数对于调速系统阻尼特性和相频特性的影响,为后续仿真研究提供了理论基础。其次,基于单机系统研究了超低频振荡的振荡特性,从劳斯判据、特征值法以及时域仿真的角度讨论了水锤效应时间常数与系统稳定性的关系。并且利用阻尼转矩法分析了PID参数对于调速系统阻尼转矩的影响,提出了一种基于粒子群算法的PID参数优化策略,在单机系统和4机2区域系统中分析了PID参数优化前后水电机组调速系统的阻尼特性,并仿真验证了本文提出的优化策略对于抑制超低频振荡问题的有效性。然后,介绍了NZD和楚穗直流孤岛系统的地理接线方式和典型运行方式,分析了孤岛系统中直流频率控制器的频率调节过程,并利用伯德图的方法研究了直流频率控制器的参数对于孤岛系统稳定性的影响。在NZD和楚穗直流孤岛系统中对直流频率控制器和调速器的协调控制进行了研究,仿真结果表明了本文提出的控制方法能够有效抑制孤岛系统中的超低频振荡问题。最后,在PSD-BPA仿真平台下,基于云南电网2017年BPA离线仿真数据对云南电网中出现的超低频振荡进行研究。根据云南电网异步运行后的自身特性,利用BPA离线数据仿真复现了云南电网超低频振荡现象,通过水电厂和火电厂的频率和有功功率对比说明了超低频振荡与水电机组调速系统强相关。接着利用阻尼转矩法分析了云南电网水电机组调速系统的阻尼特性,并通过仿真验证了优化PID参数和调整直流频率控制器与一次调频死区能够有效抑制异步联网后云南电网中的超低频振荡问题。