随着我国电网结构的改变，大量的风电、太阳能等间歇性能源投运，电网的安全稳定问题愈加突出。作为电力系统中调峰调频的骨干电源，水电机组负荷调节过渡过程的稳定性及调节品质直接影响到了电网的安全及网源协调。水电机组负荷调节性能十分复杂，一旦控制参数设置不当就容易恶化调节性能甚至出现功率振荡，严重危及电网安全。
　　本文采用理论分析和数值计算的方法开展了水电机组负荷调节过渡过程研究，论文的主要内容包括以下几个方面:
　　(1)开展水电机组负荷调节过渡过程数值仿真模型研究。分别建立了包含水电站引水系统、调速器、水轮机的调速器功率闭环模式和监控系统功率闭环模式机组负荷调节过渡过程数学模型。
　　(2)进行调速器功率模式下负荷调节过渡过程稳定性研究。建立调速器功率模式下机组负荷调节系统稳定性的数学模型，分析了水击对稳定域的影响，通过数值计算得出弹性水击模型和刚性水击模型下的稳定域差别不大。从理论上推导了刚性水击模型下机组负荷调节稳定条件，得出了以调速器参数为变量的机组运行稳定域。同时分析了水流惯性Tw、接力器响应特性Ty以及水轮机特性对稳定域的影响。
　　(3)进行基于改进粒子群算法的调速器功率模式下负荷调节过渡过程PID参数优化研究。基于弹性水击、线性水轮机模型的功率模式下机组负荷调节数学模型，利用改进粒子群算法对调速器参数比例系数K，和微分系数K，进行优化，得出了最优调速器参数，保证机组负荷调节过渡过程达到最优的调节品质。
　　(4)进行监控系统功率闭环模式下负荷调节过渡过程研究。根据实际水电站监控系统功率调节控制方法，编制PWM控制仿真程序，建立了监控系统功率闭环模式下负荷调节过渡过程数学模型，并进行监控系统功率调节参数、调速器响应速度及引水系统参数对负荷调节过渡过程的影响研究。