Hệ thống quan trắc của trạm thủy điện chủ yếu bao gồm hệ thống đo lường, hệ thống tín hiệu, hệ thống vận hành và hệ thống điều chỉnh của trạm thủy điện. Các nhà máy thủy điện đưa vào vận hành trước những năm 1980 ở Trung Quốc về cơ bản đều sử dụng hệ thống giám sát thông thường. Đặc điểm chính của hệ thống giám sát thông thường là hệ thống đo lường, hệ thống tín hiệu, hệ điều hành và hệ thống điều chỉnh được thiết lập độc lập và được thực hiện bằng các thiết bị logic rơle có dây cứng. Với sự phát triển của công nghệ máy tính, Trung Quốc bắt đầu khám phá việc sử dụng hệ thống máy tính để thực hiện việc giám sát các trạm thủy điện vào những năm 1960. Đến giữa đến cuối những năm 1980, sản phẩm hệ thống giám sát máy tính của các nhà máy thủy điện đã được đưa vào sử dụng. Ví dụ, hệ thống điều khiển phân tán nhiều máy tính của Trạm thủy điện Fuchunjiang được đưa vào vận hành năm 1984, thực hiện các chức năng quan trọng như giám sát an toàn máy tính, ghi lại sự kiện và hướng dẫn vận hành kinh tế. Năm 1988, hệ thống giám sát máy tính của Trạm thủy điện Gezhouba Erjiang được đưa vào hoạt động. Hiện nay, hệ thống giám sát máy tính đã được sử dụng rộng rãi ở các trạm thủy điện lớn và vừa. Các đặc điểm chính của hệ thống giám sát máy tính là các chức năng tích hợp và có khả năng mở rộng cao, sự phát triển không ngừng của phần cứng, phần mềm và công nghệ mạng cũng như sự cải tiến liên tục của tự động hóa. Các chức năng của hệ thống giám sát máy tính của trạm thủy điện chủ yếu bao gồm: thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, vận hành và điều chỉnh, truyền dữ liệu, đồng bộ hóa đồng hồ, quản lý và hướng dẫn vận hành, liên hệ giữa người và máy, hệ thống tự chẩn đoán và tự phục hồi, đào tạo mô phỏng, bảo trì hệ thống và phát triển phần mềm, v.v. Chế độ cấu trúc của hệ thống giám sát máy tính của trạm thủy điện có thể được chia thành phân tán và tập trung theo cấp bậc. Các trạm thủy điện thường sử dụng hệ thống giám sát máy tính phân tán có thứ bậc. Hệ thống bao gồm cấp điều khiển trạm điện, cấp thiết bị mạng và cấp điều khiển cục bộ. Cấu trúc tập trung có thể được sử dụng cho các trạm thủy điện vừa và nhỏ với ít tổ máy hơn và công suất nhỏ hơn.
Hệ thống bảo vệ trạm thủy điện chủ yếu bao gồm bảo vệ hệ thống nước, bảo vệ thiết bị cơ khí và bảo vệ thiết bị điện, như bảo vệ trạm ngập nước, bảo vệ quá tốc độ thiết bị, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ tai nạn thiết bị áp suất dầu, bảo vệ áp suất dầu thấp, bảo vệ rơle thiết bị điện, v.v. trong trạm thủy điện chủ yếu bao gồm máy phát điện thủy điện, máy biến áp, dây cáp, thanh cái, cầu dao, v.v. Các thiết bị điện khác nhau có các yêu cầu cấu hình bảo vệ rơle khác nhau. Thiết bị bảo vệ rơle loại micro thường được sử dụng cho các thiết bị điện trong các trạm thủy điện lớn và vừa.
Hệ thống thông tin liên lạc trạm thủy điện chủ yếu bao gồm hệ thống thông tin liên lạc, thông tin liên lạc nội bộ trạm, thông tin liên lạc bên ngoài, thông tin liên lạc xây dựng và thông tin liên lạc của hệ thống dự báo chế độ nước tự động. Phương thức liên lạc của các trạm thủy điện nói chung có thể được chia thành hai loại: phương thức liên lạc có dây và phương thức liên lạc không dây. Phương pháp truyền thông có dây được thực hiện bằng truyền thông cáp và truyền thông cáp quang. Các phương thức liên lạc không dây chủ yếu là truyền thông mang điện, liên lạc vệ tinh, liên lạc di động, liên lạc vi sóng, sóng ngắn và liên lạc sóng cực ngắn. Với sự phát triển và cập nhật không ngừng của công nghệ truyền thông, thông tin cáp quang, thông tin vệ tinh và thông tin di động ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thông tin liên lạc trạm thủy điện.