作为我国重要水电能源基地的西南电网,随着网内白鹤滩、两河口等水电站的建成与投产,必然会促使水电能源在实现我国“3060”目标中持续占据非常重要的地位。高压直流输电技术的快速进步使得区域电网间异步互联稳步推进与实现,而电网内水电装机容量占比过高,以低频振荡为代表的动稳定问题以及一次调频与自动发电控制协调配合问题日益凸显,开展水电机组一次调频与自动发电控制特性分析以及协调策略优化研究,对帮助水电机组适应西南电网异步运行后的机组负荷波动和频率变化特性具有十分重要的意义。为此,本文以提升水电机组维持电网频率稳定的能力,保证电网和发电机组间的协调稳定运行为目的展开了系统研究。全文的研究总结如下:（1）针对一次调频与自动发电控制中存在许多非线性因素,精确建模困难的问题,研究建立了一次调频与考虑脉宽调制方法的自动发电控制联合运行模型,搭建了一次调频与自动发电控制联合运行仿真平台,揭示了脉宽调制方法中主要控制参数对有功功率调节过程的作用规律以及脉冲时长限幅对导叶工作强度存在的影响。（2）针对现有水电机组阻尼量化方法计算速度与精度难以兼顾的问题,利用阻尼转矩理论从原理层面分析了考虑现地控制单元的有功功率联合控制的阻尼特性,并提出了一种基于相图相轨迹的机组阻尼量化方法。该方法有效的量化了复杂非线性水轮机调节系统在考虑现地控制单元有功控制时的阻尼,帮助解释了阻尼对水电高占比异步电网频率的稳定性的影响。（3）为设计满足电网规范与调度要求的小网开度模式下水电机组一次调频与自动发电控制协调控制策略,利用水头开度功率表进行频率至功率的非线性修正的方法,实现监控系统功率调节量与一次调频调功量的叠加。并利用仿真实验验证了设计的协调控制策略的可行性与动作准确性。优化后的协调配合策略能满足电网对大型水电机组的并网运行管理要求。