水力发电机组的效率、空化以及稳定性是衡量机组性能的重要指标,效率关系到机组对水能的利用率,空化关系到机组的使用寿命,稳定性关系到机组能否安全运行,振动是衡量机组稳定性的重要指标之一。研究机组参数的耦联及振荡特性可为控制器设计提供依据,也是改善系统运行稳定性的有效途径之一。本论文的主要工作如下：(1)为了从振荡信号中提取水力发电机组主要参数(水轮机出力、流量、水头、发电机有功功率、功角、角速度)的振荡特性,本文采用了非线性水力发电机组模型,其中,水力系统采用弹性水击模型；水轮机采用IEEE Working Group模型；发电机采用单机无穷大三阶模型；控制系统采用典型的并联PID调速器和PI励磁控制器模型。这些子模型构成完整的水力发电机组非线性系统模型。(2)振荡特征的提取方法,本文对矩阵束算法和prony算法进行了对比分析,选取矩阵束算法作为本论文的振荡特征提取方法。(3)在各种扰动下,基于所建立的水力发电机组非线性模型对水力发电机组主要参数进行仿真计算,应用矩阵束算法提取水力发电机组主要参数的振荡模态信息,并基于提取的振荡模态信息建立参数的模型。(4)研究的扰动类型包括1).进行有功调节时,分析初始工况、正向扰动、负向扰动对振幅、频率、衰减因子的影响。2).电网侧发生短路故障时,分析初始工况、切除时间、阻抗强度对振幅、频率、衰减因子的影响。3).当电网侧发生低频振荡时,分析初始工况、扰动频率、扰动幅度对振幅、频率、衰减因子的影响。(5)探讨各参数振荡模态信息之间存在的耦联关系,以及建立的各参数模型是否受到各种因素的影响而变化。仿真计算结果表明：①当水力发电机组受到各种扰动时,应用矩阵束算法提取水力发电机组主要参数的振荡模态信息是有效、直观的。②当水力发电机组受到各种扰动时,对各参数建立的模型不随影响因素的变化而改变,也进一步说明了所建立的各参数模型具有通用性和使用价值,电气参数的模型在形式上保持一致,而水力参数的模型在形式也是一致,但电气参数与水力参数的模型不一定相同。③当水力发电机组受到各种扰动时,分析了各参数的振幅、频率、衰减子随各影响因素的变化规律。④当水力发电机组受到各种扰动时,分析出电气参数之间、水力参数之间、电气参数与水力参数之间存在的耦联关系,以上的结论可以为控制设计提供理论依据。