抽水蓄能电站是现代电网的必然产物,在电力系统中起着不可替代的作用,尤其在绿色能源大发展的背景下,更需要发挥抽水蓄能电站调峰填谷、调频调相、旋转备用等快速响应的作用,以提高电网供电质量和电网灵活性及可靠性。抽水蓄能调节保证分析是抽水蓄能电站设计与运行中所面临的关键问题之一,在可行性设计阶段、招标设计阶段,水泵水轮机真机全特性曲线尚无法确定,调节保证计算只能套用水头、单机容量、比转速接近水泵水轮机全特性曲线。但即使套用机组与设计机组的水头、单机容量、比转速都相近,在水轮机工作范围内两套曲线也非常接近,但在反S区域的差别极可能导致过渡过程参数不满足控制要求。这时设计单位往往会根据多个套用曲线的计算结果,多次调整输水系统设计,采用相对保守的布置方案。同样在机组招标阶段,因不能根据水力系统特性直接对S区域提出明确要求,水轮机制造厂商往往需要设计制造多个模型机组,通过对每个模型曲线进行校核计算来获得调保结果,再根据结果对机组进行改进,直到获得适合机组。这无疑造成了人力、经济等资源的浪费。因此研究水泵水轮机S特性与过渡过程参数之间的关系十分必要。本文在分析总结前人工作的基础上,对水泵水轮机S特性与水电站水击压力之间的关系进行了研究。论文的主要内容包括以下几个方面：1.基于简化刚性水击模型微分方程的求解过程,本文推导了抽水蓄能电站在甩负荷过渡过程中水击压力在各时刻上升率的解析表达式,阐明了水击压力上升率与水泵水轮机特性曲线斜率的内在联系,根据水泵水轮机S特性曲线上工况点斜率的正负性,将特性曲线定义为三个区间,得出：一区斜率绝对值越大水击压力越大；二区曲线斜率越大水击压力越小,水击极值一定发生在下奇点前并靠近下奇点处；在一区内,影响水击压力的主导因素是水流惯性时间常数,二区中影响水击压力的主导因素是曲线斜率。2.以分别靠近上、下奇点的飞逸点和零流量点代替上、下奇点进行分区。飞逸点之后以制动区为研究对象,对制动区做线性化处理将研究问题简化成制动区斜率对水击极值的影响,然后将特性曲线进行变换并带入水击微分方程组中,将其整理成一个非线性平面二次系统；根据非线性系统平衡点不稳定时系统存在稳定极值(极限环)的特点,本文通过改变制动区斜率,针对满足不稳定条件的系统分析水击极大值与系统参数之间的相关关系,得到了水击极值与制动区斜率之间的拟合关系式。该关系式含一个不确定系数,该系数可通过对一个偏危险的制动区斜率的数值计算确定,并通过工程实例验证了单一偏危险斜率确定的系数对水头的估算同样具有较高精度。3.根据水泵水轮机特性曲线不同区域对水击的影响,本文针对飞逸点前采用解析方法求解飞逸点水头和升速时间。通过统计现有27套特性曲线的S特性随开度及比转速的变化规律及相关性较高的拟合关系式。并根据统计的S特征点取值范围,结合制动区斜率与机组净水头极大值之间的关系式,进一步分析了飞逸点坐标变化对机组净水头极大值的影响,得到了较为普遍的根据制动区参数估算水击极值的方法。4.结合S特性参数与机组净水头极大值之间的关系式,本文提出了考虑特性曲线S特性的基于调保参数的抽水蓄能电站上游调压室设置条件,修正了现有调压室设置条件中因流量平缓段时间的设定造成的计算误差,并通过工程实例验证了该判别条件的实用性。根据水击模型的频域特性简化了水击弹性模型,运用拉普拉斯变换理论建立水电站运行稳定性的数学模型；根据霍尔维之稳定性判据推导出基于稳定性的调压室设置判别条件。通过对数学模型的主导极点分析,求解出转速波动的简化解析表达式,进一步推导出满足不同调节品质的调压室设置判别条件。结合工程实例,表明中、高水头水电站是否设置调压室由调节保证决定,而低水头水电站则必须考虑电站的调节品质。