2023柔性直流电网第3部分：稳态性能.docx

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1、柔性直流电网第3部分：稳态性能9目 次前 言31 范围42 规范性引用文件43 术语和定义44 运行适应性44.1 一般要求44.2 交流电压44.3 交流频率54.4 负序电流54.5 电能质量54.6 交流电网强度54.7 交流侧短路电流55 基本设计要求55.1 一般要求55.2 对换流器拓扑的要求55.3 对一次系统主接线的要求55.4 对交直流场设备的要求56 运行方式66.1 一般要求66.2 额定运行66.3 柔性直流电网运行方式66.4 充电66.5 PQ区间67 控制系统77.1 一般要求77.2 功能77.3 性能77.4 结构78 可靠性89 损耗8第1部分：术语； 第2

2、部分：成套设计技术规范； 第3部分：稳态性能；第4部分：动态性能；第5部分：暂态性能；第6部分：建模技术导则 机电暂态模型；第7部分：建模技术导则 电磁暂态模型；第8部分：新能源接入技术导则；第9部分：新能源孤岛柔性直流送出系统运行与控制技术导则；第10部分：启动方式导则；第11部分：绝缘配合导则；第13部分：直流保护定值整定规范；第14部分：安全稳定控制技术导则；第15部分：安全稳定计算技术规范；第16部分：广域联合发电系统设计导则；第17部分：换流阀技术规范；第18部分：高压直流断路器技术规范；第19部分：控制和保护设备技术规范；第20部分：交/直流耗能装置技术规范；第21部分：换流站设备

3、通用二次接口规范；第22部分：限流电抗器、桥臂电抗器；第23部分：高速测量装置技术规范；第24部分：二次系统联调试验技术规程；第25部分：系统调试规范；第26部分：换流站高压电气设备施工及验收规范；第27部分：设备交接试验规程；第28部分：设备预防性试验规程；第29部分：换流站运行规程；第30部分：换流站检修导则。柔性直流电网 第3部分：稳态性能1 范围本文件规定了对柔性直流电网稳态性能的要求，包括运行适应性、基本设计要求、运行方式、控制系统、可靠性和损耗六个方面的要求。本文件适用于仅采用模块化多电平电压源型换流器的柔性直流电网的稳态性能，对于采用模块化多电平电压源型换流器的背靠背、端对端、多

4、端直流系统可参考使用。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 13498 高压直流输电术语GB/T 40865 柔性直流输电术语GB/T 51381 柔性直流输电成套设计标准GB/T 34139 柔性直流输电换流器技术规范GB/T 35703 柔性直流输电系统成套设计规范GB/T 20989 高压直流换流站损耗的确定GB/T 20996.1 采用电网换相换流器的高压直流系统的性能第1部分：稳态GB/T 37015.1 柔性直

5、流输电系统性能第1部分：稳态GB/T 35702.1 高压直流系统用电压源换流器阀损耗第1部分：一般要求GB/T 35702.2 高压直流系统用电压源换流器阀损耗第2部分：模块化多电平换流器3 术语和定义GB/T 40865、GB/T 13498、GB/T 34139界定的以及下列术语和定义适用于本文件。A4 运行适应性4.1 一般要求柔性直流电网接入交流系统，或新能源孤岛汇集系统，或受端为无源负荷受电系统，在正常运行方式电压、频率运行范围内柔性直流电网应保持稳定运行，在交流系统事故后正常稳态运行方式电压、频率运行范围内柔性直流电网也应保持安全稳定运行。4.2 交流电压4.2.1 柔性直流电网

6、换流器在根据交流电压允许变化范围设计的PQ运行区间内，应能满足有功输送能力和无功调节能力要求并保持稳定运行。4.2.2 对于接入新能源孤岛汇集系统，柔性直流电网对交流侧稳态电压的控制范围应在风电和光伏场站可允许调整的区间内。4.3 交流频率4.3.1 柔性直流电网对交流频率变化范围的适应性应满足GB/T 20996.1中8.3和GB/T 35703中5.3.2.2中的规定。4.3.2 对于接入新能源孤岛汇集系统，柔性直流电网对交流侧稳态频率的控制范围应在风电和光伏场站可允许调整的区间内。4.4 负序电流柔性直流电网应具备对交流电流负序分量的抑制能力。4.5 电能质量柔性直流电网对并网点电压偏差

7、、电压闪变、谐波的影响不能超出电能质量和相关标准的要求。4.6 交流电网强度柔性直流电网应具备在任一交流电网强度下稳定运行的能力。4.7 交流侧短路电流交流系统故障时柔性直流电网向交流系统提供的短路电流不应超过交流系统可承受的短路电流范围。5 基本设计要求5.1 一般要求柔性直流电网换流器拓扑、一次系统主接线和交直流场设备的设计在接入新能源孤岛汇集系统、无源负荷受电系统、交流系统时，应满足接入系统对输电和供电可靠性的要求。5.2 对换流器拓扑的要求6.2.1 换流器拓扑结构的选择应充分考虑接入系统对柔性直流电网直流短路故障清除能力和耐受功率冲击能力，并综合占地、经济、运输等外部条件的要求。5.

8、2.2 换流器拓扑结构包括但不限于：半桥型模块化多电平换流器、全桥型模块化多电平换流器混合型模块化多电平换流器等形式。5.3 对一次系统主接线的要求柔性直流电网一次系统主接线的选择应满足接入交流系统对输电和供电可靠性的要求，必要时可优先选择具备功率转带和不间断供电功能的接线方式。5.4 对交直流场设备的要求5.4.1 交直流场设备主要包括但不限于：换流阀、换流变、电抗器、开关装置、直流断路器（如有）、测量装置、控制保护系统等。5.4.2 换流站交直流场主设备型式和参数的选择、交直流母线的接线方式应满足GB/T 51381中11节对可靠性和可用率的规定。5.4.2 换流器等设备应根据系统需求具备

9、相应的过负荷能力。5.4.3 交直流场设备应通过相关试验验证，包括型式试验、例行试验、出厂试验、联调试验，现场设备分系统、站系统、系统调试等试验。6 运行方式6.1 一般要求6.1.1 柔性直流电网在连接新能源孤岛汇集系统、无源负荷受电系统、交流系统，稳态运行应连续稳定输出有功功率，并向接入系统提供适当且必要的无功支撑。6.1.2 在规定的运行条件下，换流站直流系统宜在额定运行能力的基础上考虑适当的过负荷能力。6.1.3 双极额定直流功率应以极数和每个极功率为基础确定。6.1.4 除有特殊要求外，采用半桥型模块化多电平换流器的柔性直流电网不考虑直流降压运行。6.1.5 柔性直流电网换流器应具备

10、黑启动能力。6.2 额定运行柔性直流电网应具备负荷端换流站直流端口长期稳定输出额定直流功率的运行状态。6.3 柔性直流电网运行方式柔性直流电网运行方式应包括下列内容：a) 应根据系统需要，保留多个VSC之间的功率互济功能。b) 按换流器接线方式可分为：1) 换流器全接线方式；2) 单个或多个换流器退出接线方式；c) 按运行接线方式可分为：1) 双极全电压运行（其中还可包括通过站内地网临时接地运行）；2) 双极混合电压运行（一极全压运行，一极半压运行）；3) 双极半压运行（两极均为半压运行）；4) 单极金属回线全压运行；5) 单极金属回线半压运行；6) 单极大地回路（金属中线）全压运行；7) 单

11、极大地回路（金属中线）半压运行；8) STATCOM运行方式；d) 站内地网临时接地方式是否保留需根据系统短路电流的计算结果确定，当VSC个数较多时，需避免单一故障造成所有柔直馈入短路电流超过地网的耐受能力而损坏。e) 试验运行方式包括空裁加压试验和零功率试验等。6.4 充电接入交流电网的换流器应具备直流侧和交流侧充电的能力，孤岛接入方式下的换流器应具备直流侧充电的能力。6.5 PQ区间6.5.1 换流器应具备同时输出有功功率和无功功率的能力，可以在PQ运行区间设计范围内的任意一点运行。6.5.2 换流器的PQ运行区间由设备容量、接入交流系统条件和换流阀稳态调制范围共同决定。6.5.3 换流器

12、应具备仅输出感性/容性无功功率的能力，可以为交流系统提供动态无功补偿。7 控制系统7.1 一般要求柔性直流电网的控制应适应但不限于以下场合：1）新能源孤岛汇集系统并网，向无源负荷受电系统供电，接入交流系统等；2）控制的结构、功能配置和总体性能应与工程的主回路结构和运行方式相适应，以保证柔性直流电网在有通信和无通信的情况下均能安全稳定运行，并满足系统可用率的要求。3）控制设备采用双重化冗余配置。分布式I/O宜采用模块化结构，易维护和更换，任何一个模块故障应不影响其他模块的正常工作。4）控制设备所采用的网络应具有良好的开放性，网络通信规约应采用标准的通用协议。网络的抗干扰能力，传输速率及传输距离应

13、满足现场运行环境及控制性能的要求。宜配置内部高精度故障录波功能。7.2 功能 柔性直流电网的控制应具备系统监视、数据采集、顺序时间记录、联锁和顺序控制、站间协调控制、直流双极控制、有功功率控制、无功功率控制、直流电压控制、交流电压控制、无源电压频率控制、控制模式切换等功能。7.3 性能7.3.1 控制系统应具有高速控制性能和快速远动控制通信系统。柔性直流电网应具备无通信情况下运行的能力，并应最大限度地保持其性能。7.3.2 控制系统的设计应能达到稳定无漂移的运行要求，并能在全部稳态运行范围内，把被测有功和无功功率的误差保持在额定功率的1%之内，把被测直流电压的误差保持在额定电压值的1%之内。7

14、.3.3 对于换流站其他设备的控制功能和性能应确保设备及系统运行的安全性。7.4 结构7.4.1 总体结构柔性直流换流站的各控制回路应为分层结构，具备自动运行能力，具备但不限于与D5000系统、安全稳定控制系统的接口。7.4.2 站间协调控制对于柔性直流电网，应配置站间协调控制实现多个换流站间的控制模式协调以及运行特性优化。7.4.3 换流站控制应实现换流站交流场和直流场的设备、站用电、换流站辅助系统的监控联锁控制，并实现与所需监控的其他设备的接口功能。7.4.4 双极控制（如有）如果柔性直流电网是双极运行接线结构，双极控制层应接收调度机构的调度控制指令，或者接收站内运行人员控制指令，并向调度

15、机构反馈有关运行信息。双极控制层的功能是根据调度机构或运行人员的控制执行产生极控制层的控制指令。7.4.5 极控制7.4.5.1 极控制应接收双极控制（如有）或换流站控制下发的有功功率指令、无功功率指令、直流电压指令、交流电压指令、频率指令、运行方式控制、控制模式选择、顺序控制等指令，实现有功功率控制、无功功率控制、直流电压控制、交流电压控制、频率控制，向阀控制下达电压参考值指令。7.4.5.2 极控制应接收安全稳定控制系统下发的直流紧急功率控制指令、换流器闭锁指令、换流器控制方式切换指令和切机指令。8 可靠性8.1 柔性直流电网应达到高水平的可用率和可靠性。在直流系统的设计中应避免由于换流站设备缺陷、控制保护系统误动作或运行人员误操作引起的系统强迫停运。8.2 柔性直流电网的可靠性指标主要考查换流站设备强迫停运率、故障强迫停运次数、强迫能量不可用率。9 损耗9.1 柔性直流电网的损耗主要应计及换流器、柔直变压器、桥臂电抗器、限流电抗器、直流断路器、输电线路等。9.2 换流阀的损耗计算应按GB/T 34139、GB/T 35702.1和 GB/T 35702.2的规定进行，其余设备的损耗按GB/T 20989进行计算。