南方电网在长期的网架规划过程中提出了将云南电网作为一个单独的送端电网,与南方主网实行异步联网的运行方式,云南电网丰富的水电资源通过7回直流线路送出,提升了云南电网的外送能力,极大程度降低了原有同步电网运行状态下系统因直流换相失败或闭锁等因素引发的系统失稳的风险。为了检验实施异步连接后我国电网运行的安全稳定性,2016年南方电网公司针对异步联网后的系统进行了整体性的试验,在试验的过程中云南电网内部曾出现多次长时间的超低频振荡现象。所以,研究异步联网后系统中超低频振荡的作用机理以及引起超低频振荡的影响因素对于电网安全稳定运行具有重要的意义。首先本文介绍了小扰动分析中的相关内容以及云南电网中水轮机和汽轮机的相关模型,且基于Phillips-Heffron模型利用阻尼转矩的方法分析了超低频振荡的产生机理。详细分析了水锤效应时间常数T_W和蒸汽容积时间常数T_CH对超低频振荡的影响,结果表明,在超低频段,汽轮机组调速系统的阻尼特性明显优于水电机组,且汽轮机组基本为提供正的阻尼系数,而水轮机组基本提供负的阻尼系数,且水轮机存在一个明显的负阻尼特性突变点,随着T_W的不断增大,负阻尼特性也随之加强,这些结论为后续的分析提供了理论基础。本文通过对比水轮机组调速器简化模型和复杂模型中永泰差值系数b_p的影响,分析表明简化模型能够适用超低频振荡理论分析,通过劳斯判据和事例说明了b_p参数对于超低频振荡的影响,分析结果表明,在合理范围内通过增大b_p参数能够保障电网的安全稳定运行。然后在复杂模型中基于阻尼转矩法分析了调速器中的PID参数对超低频振荡的影响,接着提出了一种基于遗传-粒子群算法的PID参数优化方法,该方法同时考虑调速系统的一次调频性能和不同水锤效应时间常数的变化。最后在单机单负荷和异步联网的4机2区域系统中进行仿真分析,验证了PID参数优化策略对于超低频振荡抑制的实效性。最后,研究了云南电网中发生的超低频振荡现象,对云南电网中汽轮机和水轮机的调速系统阻尼特性进行了详细的理论分析,结果表明云南电网中的火电机组能够抑制超低频振荡的产生,而水电机组加剧了振荡的发生。论文运用云南电网实际数据,通过对不同运行工况进行了仿真分析,重现了云南电网的超低频振荡现象,仿真的结果与理论分析一致。最后用本文的方法对云南电网调速器的PID参数进行优化和对比验证,仿真结果表明本文所提优化方法能有效的抑制云南电网中的超低频振荡问题。