该文在回顾电力系统小扰动稳定研究的发展历程及分析其研究现状的基础上,把建立计及同步电机阻尼绕组作用的电力系统直观线性化模型和水电站水力系统弹性水击线性化等效电路模型作为该文的基础性工作,以特征根法为主研究计及与不计及阻尼绕组作用的两类电力系统线性化模型应用效果的差异研究抽水蓄能电站小扰动稳定的特殊问题,研究引水管道、调压井和尾水管道对水轮发电机组小扰动稳定性的影响以及复杂水力系统水电站的小扰动稳定问题.鉴于单机无穷大系统Phillips-Heffron模型仅用电气阻尼系数粗略表示阻尼绕组作用的情况,该文建立了计及同步电机阻尼绕组作用的单机无穷大系统直观线性化模型,并证明了其12个模型系数关于有功功率的奇偶性.基于该模型采用复数力矩系数法对小扰动小同步电机的电磁力矩进行解析,认为长距重载输电系统发生低频振荡的原因是机组固有阻尼能力下降与AVR削弱阻尼程度加强两方面因素综合作用的结果,并提出了一种Phillips-Heffron模型电气阻尼系数的计算方法.多机Phillips-Heffron模型中的电气阻尼系数取值对系统特征根有显著影响,但其数值选取的随机性直接影响了计算结果的可信度.该文建立了直观灵活的计及同步电机阻尼绕组作用的多机电力系统线性化模型,该模型可对各发电机分别选择不同阶次的描述形式,还可扩展用于机端直接并列的多机电站.抽水蓄能电站频繁地在发电、抽水和调相多种运行方式间切换,对电力系统的小扰动稳定性具有特殊的影响.该文采用计及阻尼绕组作用的单机无穷大系统性化模型,根据其模型系数关于有功功率的奇偶性,发现并研究了抽蓄同步电机在发电与抽水工况下小扰动稳定性的对称性,发现并研究了抽蓄同步电机在调相工况下机电回路与电压调节回路的解耦特性,提出在抽蓄同步电机上宜采用根据有功功率方向变换增益符号的功率方向PSS.该文在分析弹性水击波过程与电磁波过程相似性的基础上,建立了小扰动条件下的均匀管道、调压井等水力系统典型单元的等效电路模型.该文以混流式水轮机为对象,引入了基于水轮机结构参数的内特性法,这一方法可以满足水轮机为对象,引入了基于水轮机结构参数的内特性法,这一方法可以满足水轮机在各种不同工况下的模型系数计算要求.该文基于线性化水机电整体数学模型对具有一元水力系统的并网或独立单机系统进行研究.