工业化及城市化的高速发展,推动着我国能源需求量的不断上升。电力系统也伴随着规模的不断扩大以及多种能源的接入变得越来越复杂。电力系统安全平稳的运行仍是当今学者研究的重点。作为可再生的清洁能源,水电能源在整个能源系统中的比重不断扩大。水电站的装机容量越来越大,承担的调峰调频任务也越来越重。在各种因素的相互作用下,机组的振动稳定性问题不断凸显。本文通过建立水机电耦联仿真模型,对电力系统的短路故障进行仿真模拟。针对水轮发电机组转子-轴承系统开展研究,分析在水机电耦联条件下,电力系统短路故障对转子-轴承系统振动动态特性的影响,以及励磁系统主要参数对转子-轴承系统振动动态特性的影响规律。论文主要工作及研究成果如下:(1)运用模块化建模方式,利用工程计算软件MATLAB/SIMULINK建立了水力发电系统各子系统的数值模型,然后将各个子模型搭建成耦合仿真系统。利用该耦联系统模型对电力系统短路故障进行仿真模拟。构建结构系统的运动微分方程,在计算时步中对电磁参数-励磁电流及发电机转速实时更新,通过不平衡磁拉力建立起水机电系统和转子-轴承结构系统的耦合,分析了电力系统短路故障的切除时间及故障类型对转子-轴承结构系统振动的影响。结果表明,电力系统是否保持稳定对发电机组转子-轴承系统有着重要影响,其中三相短路对机组转子-轴承系统稳定性的影响最为显著,只要及时切除故障线路,可以有效避免机组产生剧烈振动。(2)电力系统短路故障会直接引起电网电压和功率的变化,而此时励磁系统对电力系统的稳定性起到了至关重要的作用。本文在建立了水机电耦联仿真模型以及机组转子-轴承结构系统运动微分方程的基础上,分析了在电力系统短路故障条件下,励磁系统主要参数对转子-轴承系统振动的影响。结果表明,主要励磁参数对电力系统稳定性的影响与对转子-轴承系统振动的影响总是相反的,例如,励磁放大倍数越大,电力系统恢复到稳定状态的速度越快,但转子振动持续的时间越长;励磁时间常数越小,电力系统恢复到稳定状态的速度越快,但转子振动持续的时间越长、振动幅度越大。因此在实际设计中对参数的选定要综合考虑多种因素的影响。