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ICS
K45
备案号:
D L
中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准
XX/T XXXXX—XXXX
柔性直流电网安全稳定运行技术导则
Technical guide for VSC based grid security and stability operation
(征求意见稿)
XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施
发 布 : .
DL/T XXXXX—201X
柔性直流电网安全稳定运行技术导则
1 范围
本标准规定了320kV及以上电压等级的柔直电网的运行方式、运行原则和计算分析原则等方面的基
本要求。
本标准适用于柔直电网的可研、规划、设计、制造、运行工作。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修订文件)适用于本文件。
GB/T 13498 高压直流输电术语
GB/T 26399 电力系统安全稳定控制技术导则
GB/T 30553 基于电压源换流器的高压直流输电
GB/T 34118 高压直流系统用电压源换流器术语
GB/T 34139 柔性直流输电换流器技术规范
GB/T 柔性直流输电系统性能 第 1 部分:稳态
DL/T 723 电力系统安全稳定控制技术导则
DL 755 电力系统安全稳定导则
IEEE 1204 直流接入弱交流系统设计导则(Guide for Planning DC Links Terminating at AC
Locations Having Low Short-Circuit Capacities)
3 术语和定义
GB/T 13498、GB/T 34118、GB/T 。
柔性直流电网 Voltage Source Converter based DC grid
电压源型换流器直流母线直接连接的具有网格状结构的电网,可以通过DC/DC变换器变压,直流线
路需具备故障隔离能力。
单一元件 single element
两母线之间的部分,建设初期含交直流母线以及直流断路器。组成柔性直流电网的设备元件,包括
换流器,交直流母线,交直流断路器等。
交流故障穿越附加控制 AC fault ride through additional control
当换流站交流侧发生故障后,为实现柔直电网故障穿越,电压源换流器采取的故障穿越控制策略。
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低压限流控制 low voltage current limit control
电压源换流器的附加控制环节,根据换流器公共连接点(PCC)交流母线的电压测试标幺值修改换
流器内环电流限幅定值,用来降低交流母线短路故障时换流器注入交流系统的电流。
电流延迟响应控制 current response delay control
电压源换流器的附加控制环节,故障后暂时维持内环电流参考值不变,用来降低交流母线短路故障
后一段时间内换流器注入交流系统的电流。
暂态过电压抑制 transient overvoltage suppression
孤岛运行时电压源换流器的附加控制环节,根据换流器公共连接点(PCC)交流母线的电压测试标
幺值修改换流器外环电压参考值,用来降低交流故障穿越后时换流器注入交流系统的无功,抑制交流暂
态过电压
柔性直流电网裕度 VSC based DC grid extra capacity
柔直电网设备允许最大输电功率与额定运行功率的差值与额定运行功率之间的比值。
4 柔直电网运行方式
送端接入系统运行方式
柔直电网送端接入系统运行方式,将功率由送端交流系统输送至柔直电网,起到功率上网作用。送
端交流系统一种是接入包含同步交流电源的以风电、光伏等新能源为主的交流系统;一种是接入不包含
同步交流电源的新能源孤岛汇集系统;宜考虑这两种情况的组合,以适应不同的应用场景。
受端接入系统运行方式
柔直电网受端接入系统运行方式,将功率由柔直电网输送至受端交流系统,起到功率下网作用。受
端交流系统是以负荷集中地区为中心,包含区内和邻近电厂在内,用较密集的电力网络将负荷和这些电
源联接在一起的电力系统
调节端接入系统运行方式
柔直电网调节端接入系统运行方式,平衡送端上网功率与受端下网功率,功率可在交直流系统间双
向流动,调节端交流系统应可承受功率转向带来的扰动。
5 柔直电网运行原则
一般要求
为保证直流电网正常运行时的安全稳定性,直流电网运行时应留有一定的运行裕度,保证在正常功
率波动和调整有功、无功功率时,均不应发生系统元件过载,系统电压需始终处于正常水平。
为保证直流电网承受大扰动时的安全稳定性,直流电网在留有运行裕度的同时,需要根据扰动的大
小配置预定的稳定控制措施。
直流电网承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级:
第一级标准:保持稳定运行和电网的正常供电;
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第二级标准:保持稳定运行,但允许损失部分功率;
第三级标准:当系统不能保持稳定运行时,必须防止系统崩溃并尽量减少功率损失。
直流电网承受大扰动能力的安全稳定标准
第一级安全稳定标准
正常运行方式下的柔直电网受到下述单一故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,不采取稳定
控制措施,应能保持柔直电网稳定运行与正常供电,其他元件不超过规定的事故过负荷能力,不发生连
锁故障:
a) 直流系统单极闭锁,或单换流器闭锁;
b) 直流单极线路短路故障
c) 其他不引起直流电网长期功率不平衡或元件过载的故障。
第二级安全稳定标准
正常运行方式下的柔直电网受到下述较严重的故障扰动后,保护、开关及重合闸正确动作,应能保
持柔直电网稳定运行,必要时允许采取切机和切负荷、直流紧急功率控制等稳定控制措施:
a) 极母线故障;
b) 直流系统双极闭锁,或两个及以上换流器闭锁;
c) 直流双极线路短路故障;
d) 其他引起直流电网长期功率不平衡或元件过载的故障。
第三级安全稳定标准
柔直电网因下列情况导致稳定破坏时,必须采取解列、闭锁换流站等措施,避免危害交直流主网安
全,使负荷损失尽可能减少到最小,严重情况下允许整个柔直电网闭锁:
a) 故障时开关拒动;
b) 故障时安控、自动装置误动或拒动;
c) 中性母线故障;
c) 多重故障;
d) 其他偶然因素
第三级安全稳定标准涉及的情况较多,且故障设防代价大,应在柔直电网中预先设定统一的措施。
柔直电网运行裕度
正常运行时柔直电网运行裕度
柔性直流电网在确定正常运行的运行裕度时应考虑以下因素,并保证在正常功率波动和调整有功、
无功功率时,均不应发生换流器桥臂过流、直流输电线路过载,系统电压需始终处于正常水平:
a)是否存在新能源发电经换流站孤岛送出情况;
b)新能源出力波动范围;
c)换流站控制策略与控制模式;
d)直流电网系统级控制策略与控制模式。
承受大扰动时柔直电网运行裕度
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柔性直流电网在确定承受大扰动时的运行裕度时应考虑以下因素,并保证直流电网的运行满足承受
大扰动能力的安全稳定标准:
a)是否存在新能源发电经换流站孤岛送出情况;
b)是否配置有耗能装置;
c)换流站是否为真双极拓扑结构;
d)换流站控制策略与控制模式;
e)直流电网系统级控制策略与控制模式。
6 柔直电网计算分析原则
计算分析的任务与要求
在可行性研究、规划、设计、建设、运行阶段,柔直电网的系统计算分析应包含但不限于短路电流、
输电能力、无功控制模式、直流网内过压过流、与新能源的联合故障穿越等。
短路电流
计算任务
柔直电网短路电流校核包含接入交流系统短路电流校核以及直流网内短路电流校核两部分,接入交
流系统短路校核是指柔直换流站接入的交流系统变电站母线处发生三相或单相接地短路故障,该母线处
注入的短路电流;直流网内短路电流校核是指换流站直流母线处发生单极或双极接地短路,该母线处注
入的短路电流。
计算目的
短路电流的校核用于测算交流系统及直流网内各母线节点交流断路器以及直流断路器的遮断容量
是否满足要求,是否超过设备最大遮断能力。
换流站处理原则
计算交流母线节点短路电流时,换流器等效为电流源,交流故障穿越附加控制功能应作为可选项,
定值由系统分析给出。
工程投运前,换流器等效电流源可根据内环电流限幅值设定,,
宜选取高值校核交流母线断路器遮断容量,工程投运极控定型后,再用工程定值进行校核。
工程极控定型后,应利用极控模式及参数进行计算校核,形成PCC点故障后电压-柔直输出电流曲线,
以此作为参考将换流器等效为电流源,参与到工程计算中。
输电能力
计算任务
柔直电网输电能力是指在某一运行方式下,柔直电网能够安全稳定运行的可输送的最大有功功率。
柔直电网输电能力由直流电网本体输电能力、接入系统送/受电能力共同决定。
计算目的
柔直电网输电能力用于运行方式安排、计划下达、AGC指令调整、安全稳定控制系统切机量的计算,
满足系统运行需要。
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计算要求
柔直电网直流本体输电能力计算应考虑换流器输电能力、直流线路输电能力、直流断路器等设备承
受能力、换流器控制模式要求。
柔直电网接入系统送/受电能力计算应考虑送/受端系统的热稳定性、静态稳定性、动态稳定性以及
暂态稳定性。。
无功控制模式
计算任务
柔直电网无功控制模式计算分析是指柔直换流器外环功率控制器无功类控制方式的选择与定值计
算。
计算目的
柔直电网无功控制模式的计算目的是为了使柔直电网在接入交流系统后,能够满足交流系统的无功
控制与调压需要,与交流系统配合稳定运行。
结果评判
柔直电网无功电压的计算结果应满足以下条件,:
a) 换流站与交流近区变电站之间没有远距离无功输送;
b) 直流电网接入后对近区交流电网电压稳定性调控不产生恶劣影响;
c) 换流站内无功损耗由换流器提供无功补偿;
d) 换流站交流出线充电功率由换流器提供无功补偿;
e) 无功控制定值在柔直换流器允许运行范围内;
f) 满足无功补偿分层分区和就地平衡原则;
g) 在不同运行方式与有功输送下均满足上述条件。
直流网内过压过流
计算任务
柔直电网直流网内过压过流计算分析是指对故障条件下,直流电网出现过压过流的计算。包括过压
过流上升时间、过压过流幅值等关键参数的计算。
计算目的
直流网内过压过流计算结果用于指导直流电网控制保护系统参数设置、设备配置、交直流故障穿越
策略的设计,作为控保系统效果评判标准。
计算要求
直流网内过压过流计算应充分考虑各种故障类型,包括但不限于以下故障类型:
a)换流器故障
b)直流线路故障
c)直流断路器故障
d)换流变压器故障
e)近区交流系统故障
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f)金属回线故障
g)直流母线故障
h)中性母线故障
i)交流母线故障
j)辅助装置故障
k)通讯设备故障
与新能源联合故障穿越
计算任务
柔直电网与新能源联合故障穿越计算分析是指柔直电网应用于新能源发电送出等场合时,发生故障
后对新能源发电故障穿越暂态过程计算分析,包括但不限于低电压穿越、高电压穿越的计算。
计算目的
柔直电网与新能源联合故障穿越计算分析用于制定和校核故障穿越策略,评价直流电网输电能力,
使柔直电网接入新能源之后不恶化新能源故障穿越情况。
计算要求
与新能源联合故障穿越的计算应充分考虑各种故障类型,包括但不限于以下故障类型:
a)换流器交流母线对称短路故障
b)换流器交流母线不对称短路故障
c)三级断面以内的交流线路对称短路故障
d)三级断面以内的交流线路对称短路故障
宽频振荡
新能源场站投运前应进行柔直电网与新能源联合宽频振荡风险分析计算。
计算任务
柔直电网与新能源联合宽频振荡风险分析是指柔直电网应用于新能源发电送出等场合时,新能源聚
合后的阻抗特性与柔直电网的阻抗特性的频域计算分析,包括扫频、聚合、风险分析等步骤。
计算目的
柔直电网与新能源联合宽频振荡风险计算分析用于制定运行方式和校核柔直电网与新能源的阻抗
特性改造效果,评价直流电网输电能力,使柔直电网接入新能源之后不出现宽频振荡导致柔直闭锁或新
能源脱网等情况。
计算要求
柔直电网与新能源联合宽频振荡风险计算中的新能源场站应充分考虑各种站内装备,包括
但不限于以下装备:
a)风电机组或光伏逆变器
b)动态无功补偿装置
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c)箱式变压器
d)馈线
e)主变压器
柔直电网与新能源联合宽频振荡风险计算应充分考虑各种运行方式,包括但不限于以下
方式:
a)待投运新能源场站投运前其他新能源场站的零功率运行方式;
b)待投运新能源场站投运前其他新能源场站的满功率运行方式;