抽水蓄能电站在参与电力系统的调相调频、功率调节等方面愈来愈扮演着尤为重要的角色。在绿色低碳生产的大背景下,我国能源系统中清洁能源所占比例日益提升,但由于风能、太阳能自身存在间歇性与波动性强等特点,不但使电力系统的稳定性与安全经济运行面临新的挑战,同样对电网的调节能力提出了更为严格的要求。抽水蓄能技术可有效解决上述问题,实现对电网的调相调频。相对常规抽水蓄能电站,可变速抽水蓄能作为一项较新的储能技术,在参与电网调相调频、功率调节等方面具有独特优势。考虑调相转发电作为一种典型工况转换过渡过程,会对全流道及机组过流部件产生较大压力波动。因此,本文基于定、变速机组调相运行及调相转发电工况切换过渡过程分别建立模型,探究该过程中水、机、电特性的动态演化规律并进行稳定性对比分析。本文主要研究内容及研究成果可整合为以下三个方面:（1）定、变速抽水蓄能机组调相运行的数学建模。为有效克服以往抽水蓄能机组整体数学建模中未能全面展示水-机-电多因素耦联的缺陷,基于模块化建模思想,结合工程实际,搭建考虑有压引水系统和水泵水轮机的水力系统模型,搭建考虑调速器和液压随动系统的机械系统模型,搭建考虑两相d-q旋转坐标系下双馈感应电机、同步电机和矢量控制技术的电气系统模型,将水、机、电三大子模块进行耦联,从而得到含有逻辑输入与变量输出的定、变速抽水蓄能电站调相运行的整体非线性耦合模型。并分别对其从无功功率动态特性角度进行模型验证,证明所搭建模型的可靠性。（2）定、变速抽水蓄能机组调相运行及稳定性分析。为全面探究并对比分析定、变速机组参与电网调相运行的动态规律,基于上述所建立模型,使定、变速机组逐步由迟相转入进相运行状态,研究有功、无功、功角、转速等演变特性,通过连续阶跃信号探究定、变速机组深度进相时的运行范围。结果表明:在暂态过程中,变速机组有更加迅速的有功、无功响应,响应时间仅在0.5s内,且变速机组功率响应不存在振荡现象;变速机组处于深度进相运行时更加稳定,且不依赖于电机静稳定极限,具有更广阔的进行运行范围。在参与电网调相过程时,变速机组相对具有明显的优势。（3）定、变速抽水蓄能机组调相—发电工况转换过渡过程动态特性研究。考虑到调相-发电工况转换过程中存在较大的水力波动,为深入探究该过程中基于复杂管道系统多种不同机组布置形式下水力特性的动态演变规律及相关稳定性问题,利用有压管道特征线法、S-函数等方法搭建一管双机3种不同布置形式（双定速、定速+变速、双变速）下机组由调相转至发电工况转换过渡过程整体模型,针对3种不同机组布置形式,分别探究两水电机组相继不同时间下机组工作水头、蜗壳压力、尾水压力、下游调压井水位及流量的动态演化特性,并分别进行两两定量对比分析,结果表明:一定一变布置形式下各水力特性波动范围较小,双变速布置形式下水力不稳定性较大。