水轮机调速器的性能决定着电力生产的质量和水电厂运行安全,并对水电厂的经济效益有重要的影响,因此水电厂和调速器生产厂商都非常重视调速器的性能测试和鉴定。由于对水轮机调速器测试设备性能要求的不断提高,开发新一代的仿真测试设备拥有广泛的应用前景,研究更为全面、高精度的调速系统仿真模型和快速、稳定的仿真算法具有十分重要的理论与工程意义。本文借鉴水轮机调速系统仿真测试行业的研究成果和经验,结合仿真测试的发展趋势,研究并实现了一种适合实时仿真测试并具有较高仿真精度的水轮机调速系统非线性模型,并在综合考虑实时仿真测试需求的基础上,采用按环节离散仿真算法对模型进行求解。经工程实用验证,模型有较高的仿真精度;算法稳定性好,速度快,符合仿真测试需要。论文研究的主要工作总结如下:(1)介绍了课题的背景、目的和意义,探讨了水轮机调速器仿真测试仪的发展现状和不足,详细讨论了水轮机调速系统仿真建模的技术要点和建模策略。(2)研究了水轮机调速器的仿真模型,构建了双调节机组调速器的协联关系模型。(3)论述了水轮机过流系统仿真模型,并给出了高阶弹性水击模型在仿真实现中的处理方法,讨论了发电机和负载的模型,对机组惯性时间常数在仿真测试中的简化处理进行了修正并给出比较。(4)在分析了水轮机组线性和非线性模型仿真方法的基础上,给出了非线性模型迭代收敛的若干建议,并通过线性模型和非线性模型的效果对比,对两者的异同进行了理论分析。(5)引入了按环节离散仿真算法并成功应用于工程中,对算法程序的编写采用模块化处理,提高了计算速度,方便了代码的复用,并节约DSP的存储空间。(6)设计并实现了现场仿真测试的功能,并通过现场数据对仿真模型精度进行了测试。